胚胎滋养细胞诱导母-胎免疫耐受维持正常妊娠的分子机制

Establishing and maintaining a normal pregnancy depend on the maternal immune tolerance to the embryonic antigen. Maternal fetal dialogue is the core of maternal fetal immune tolerance. Our previous studies have found that: the embryonic trophoblast cells carrying the paternal antigens are critical in the formation of a unique microenvironment of immune tolerance through the recruitment and instruction of maternal immune cells. This project is to investigate the roles of embryonic trophoblasts in the enrichment, development and functional regulation of decidual immune cells by using human samples and mouse model via genomics/proteomics, cell coculture, immune cell subset direct differentiation, gene silence or overexpression, fluorescent labeling and adoptive transfer, ect. We then explore the molecular mechanism of trophoblast cells mediating maternal fetal immune tolerance by establishing tetraploid embryo complementation via constructing the embryo with the cover layer and embryo tissue showing different genotype. Thus, we will clarify the physiological and pathological mechanisms of maternal fetal immune tolerance and the normal pregnancy establishment. Our study might provide a new strategy for prevention and treatment of maternal-fetal immune regulation disorders including recurrent spontaneous abortion, which may also improve the graft survival rate and anti-tumor immunity.

正常妊娠的建立和维持依赖母体对胚胎抗原的免疫耐受，协调的母-胎对话是母-胎免疫耐受的核心，我们前期研究发现：携带父系抗原的胚胎滋养细胞通过募集与训导母体免疫细胞，形成有利于胚胎发育的免疫耐受微环境。本项目以蜕膜免疫细胞的来源与驻留、表型训导与功能调节为切入点，利用人体标本与小鼠模型，通过组学技术、细胞共培养与免疫细胞亚群定向分化体系、体内外沉默或过表达关键基因、荧光标记过继转输等，解析胚胎滋养细胞对蜕膜免疫细胞亚群的募集、分化与功能调控等过程；进一步利用四倍体胚胎补偿技术，构建外胎层和胚胎组织呈现不同基因型的胚胎，特异性修饰和更改滋养细胞基因表达，探讨滋养细胞介导母-胎免疫耐受的重要分子机制；从生理与病理两方面阐明母-胎免疫耐受与正常妊娠建立和维持机制，为反复自然流产等母-胎免疫调节紊乱性疾患的防治提供新的策略，对提高同种异体移植物成活率及抗肿瘤免疫亦将产生重要贡献。

成功妊娠依赖母体对胚胎抗原的免疫耐受，一旦母胎免疫调节异常将导致妊娠失败，但其机制仍不明确。免疫检查点表达与功能异常参与了肿瘤的发生与发展，并成为肿瘤免疫治疗的明星分子，既然“母胎免疫耐受”与“肿瘤免疫逃逸”具有高度的相似性，是否免疫检查点信号亦是母胎免疫耐受与正常妊娠建立和维持的关键？.本课题以正常妊娠与自然流产母胎界面差异表达免疫检查点分子PD-1与Tim3为切入点，通过分离滋养细胞、蜕膜基质细胞与蜕膜免疫细胞亚群，建立细胞共培养体系，并利用正常妊娠与自然流产临床标本与小鼠模型，解析了PD-1与Tim3信号在早孕蜕膜基质细胞、CD4T、CD8T细胞与NK细胞以及外周NK细胞功能中的调节作用及其对妊娠结局的影响，主要发现点包括：1）母胎界面与外周血免疫细胞差异表达Tim-3与PD-1，胚胎滋养细胞通过接触以HLA-C依赖地维持局部Tim-3 与PD-1高表达； 2）Tim-3单独或与PD-1优势共表达于蜕膜局 部CD4T与CD8T细胞，形成了一群具有增殖与活化能力并具有耐受表型的独特CD4 T细胞与 CD8T细胞亚群；干预Tim-3与PD-1信号拮抗这2群细胞产生Th2型细胞因子以及母-胎耐受 ，增加正常妊娠小鼠模型的胚胎吸收、抑制胚胎生长与发育；3）Tim-3在早孕蜕膜基质细胞的表达能够保护其免遭TLR信号诱导的炎症反应与凋亡并诱导其优势产生Th2型细胞因子；4）滋养细胞分泌Galectin9通过与Tim-3相互作用维持蜕膜NK细胞的耐受表型以及抑制PS刺激诱导的炎症反应，抑制Tim3/Gal-9信号打破NK细胞的耐受表型，参与自然流产的发生。5）早孕外周血存在一群Tim-3+NK细胞亚群，P与IL-4促进了外周血Tim-3+NK的扩增，Tim-3+NK呈现耐受表型，产生大量的IL-4与TGF-b，IL-4反馈促进Tim-3+NK的进一步扩增，TGF-b促进iTreg的产生；过继转输正常早孕外周血的Tim-3+NK可以挽救NK缺陷鼠与自然流产模型鼠的不良妊娠结局。这些研究结果显示胚胎来源的滋养细胞在训导母胎耐受中至关重要；Tim-3/Gal-9信号在早孕母胎免疫耐受与正常妊娠建立与维持中的重要作用与机制，Tim-3+NK可作为评价母胎免疫耐受状况以及妊娠预后的预测指标；过继转输Tim-3+NK可能用于临床复发流产的防治新策略。