诱导多能干细胞因子修饰的人脐带间充质干细胞对克罗恩病的治疗作用及其机制研究

Crohn's disease (CD) is a chronic gastrointestinal transmural inflammatory disorder caused by disregulated immune responses. Currently there are no ideal treatments for CD and its prognosis is poor with a high disabling rate. Recent studies found that mesenchymal stem cells (MSCs) could promote mucosal healing and have immune regulatory functions, thus would provide a new approach for the treatment of CD.Our previous study has shown that the imbalances of Treg/Th1/Th17 axis existed in CD patients, which could be corrected by MSCs in vitro experiments. However, the stemness of MSCs couldn't maintain after long-term cell passage in vitro, which would result in weaker functions.The techonology of induced pluripotent stem (iPS) cell is a new method which can reprograme terminally differentiated somatic cells into pluripotent cells,thus may be a breakthrough point to maintain the stemness of MSCs.In the present study, we plan to use iPS cell factor such as Oct4 and Nanog to modify human umbilical cord MSCs. Using these modified MSCs, we will conduct in vivo and in vitro experiments to explore how modified MSCs maintain stemness of MSC,promote mucosal reparing and strengthen the immune regulatory functions, and whether Wnt / β-catenin pathway would play an important role in this process. Based on this, we hope to provide a new prospective way in the treatment of CD.

克罗恩病（Crohn's disease, CD）是机体免疫紊乱导致的累及全消化道的慢性透壁性炎症性疾病，目前各种治疗方法效果均欠佳，致残率高。研究发现间充质干细胞（Mesenchymal stem cells, MSCs）具有促进粘膜修复及免疫调节功能，为CD的治疗提供了新的方向。我们前期研究表明，CD患者存在Th1/Th17/Treg细胞轴失衡，体外研究发现MSCs可纠正这一紊乱，但MSCs长期体外扩增可能会导致其干性下降而影响上述功能。新的诱导多能干细胞技术可使成体细胞重编程为干细胞，可能成为解决干性稳定的突破口。本研究拟使用诱导多能干细胞因子Oct4和Nanog修饰人脐带来源的MSCs，通过细胞学实验和动物实验研究修饰后脐带来源的MSCs干性的维持情况及其对CD粘膜修复和免疫调节的影响，并探讨Wnt/β-catenin通路在该过程中的作用，为探索CD新的治疗手段奠定基础。

克罗恩病（Crohn's disease, CD）是机体免疫紊乱导致的累及全消化道的慢性透壁性炎症性疾病，目前各种治疗方法效果均欠佳，致残率高。研究发现间充质干细胞（Mesenchymal stem cells, MSCs）具有促进粘膜修复及免疫调节功能，为CD的治疗提供了新的方向。我们前期研究表明，CD患者存在Th1/Th17/Treg细胞轴失衡，体外研究发现MSCs可纠正这一紊乱，但MSCs长期体外扩增可能会导致其干性下降而影响上述功能。新的诱导多能干细胞技术可使成体细胞重编程为干细胞，可能成为解决干性稳定的突破口。本研究拟通过细胞学实验和动物实验研究iPS来源的MSCs干性的维持情况及其对CD粘膜修复和免疫调节的影响，为探索CD新的治疗手段奠定基础。结果显示（1）MSC治疗可以降低结肠炎小鼠的死亡率、减轻症状及改善组织病变程度（P＜0.05），其疗效和hBMSC、ASC、mBMSC及mASC相似（P＞0.05）；（2）荧光素酶活体成像显示，MSC移植后主要在模型腹部聚集，并且数量和炎症程度相关；（3）MSC的治疗作用伴随免疫细胞及细胞因子的改变：MSC治疗后，小鼠脾脏及肠系膜淋巴结淋巴细胞中Treg细胞及其相关效应分子TGF-β显著升高（P＜0.05）、Th1和Th17细胞百分比及相应的炎症因子（TNF-α、IL-6、IL-17、IL-21、IL-12、IL-23）显著降低。CD5+B细胞在MSC治疗组显著高于模型组（P＜0.05），提示这群细胞可能是MSC发挥疗效的途径之一。分选后CD5+B细胞在体外可以抑制T细胞增殖；体内实验发现过继免疫该亚群可改善TNBS小鼠结肠炎症状（P＜0.05）并调节Treg/Th1/Th17平衡，进一步证实了CD5+B细胞可能是MSC治疗实验性结肠炎的新机制。（4）CD患者PBMCs中Treg/Th1/Th17免疫失衡。而PBMCs与MSC体外共培养后，Treg/Th1/Th17平衡改善，且CD5+B细胞数量显著上升（P＜0.05）。.综上，本研究发现（1）iPS来源的MSCs对实验性结肠炎小鼠有治疗作用，该作用与同种属来源的MSC相当；（2）其治疗作用主要通过免疫调节实现，MSC可改善Treg/Th17/Th1平衡，而这一作用可能与其诱导CD5+B调节细胞分化有关，是MSC治疗IBD的新的免疫机制。