由基因转染诱导产生的多能干细胞在小鼠肺组织内的分化及对肺纤维化治疗的作用

The mechanism of the interstitial lung disease is unknown, and we now haven’t an effective treatment. The pluripotent stem cells can take effects of anti-pulmonary fibrosis by differentiating into alveolar epithelial cells，reducing the quantity of myofibroblasts and regulating the expression of proinflammatory cytokines and anti-inflammatory cytokines. The purpose of our research is to reveal the mechanism of pluripotent stem cell treating pulmonary fibrosis by transforming lung fibroblast to pluripotent stem cell induced by certain key stable transcription factors. It’s based on previous research of phenotypic switch of fibroblast cells in the pathological process of pulmonary fibrosis. This research also explores the superiority and animal safety of pluripotent stem cells comparing to other stem cells. So we can learn the mechanism and novel treatment of the pulmonary fibrosis at the genetic and molecular level.

间质性肺疾病发生机理尚未完全清楚，缺乏有效的治疗方法。干细胞可通过向肺上皮细胞分化、减少肌成纤维细胞的数量及调节促炎、抗炎因子的表达发挥抗纤维化的作用。本项目在对肺间质纤维化病理过程中成纤维细胞表型转化的前期研究基础上，通过向肺成纤维细胞稳定转染几个关键的转录因子诱导其转化为多能干细胞的研究，进一步揭示多能干细胞治疗肺纤维化的机制，探讨诱导产生的多能干细胞与其他干细胞相比的治疗优势，及其对动物的安全性。从而在基因和分子水平上，研究肺间质纤维化的发病机制及基因治疗的新方法。

诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPS）是通过采用导入外源基因的方法使体细胞去分化为多能干细胞，具有治疗多种人类疾病的潜能。据报道iPS以及其条件培养液能减轻博来霉素诱导的肺纤维化，然而其具体作用机制尚不十分清楚。因此本课题在前期研究基础上，通过建立博来霉素诱导的小鼠肺纤维化模型和体外培养的人肺成纤维细胞，进一步明确iPS及其条件培养液减轻肺纤维化的分子生物学机制。本实验通过两部分实验进行验证：（1）诱导小鼠iPS细胞，构建博来霉素诱导的小鼠肺纤维化模型，静脉注射iPS细胞，验证IPS细胞对博莱霉素诱导的小鼠肺纤维化损伤作用。研究结果显示iPS细胞能够明显改善博莱霉素诱导的炎性浸润和肺泡隔增厚，抑制博来霉素诱导的小鼠肺组织中细胞外基质沉积和胶原形成，减轻博来霉素引起的炎症反应，抑制博莱霉素诱导的上皮间质转化作用并抑制博来霉素诱导的TGF-β/Smad2/3信号通路的激活，表明iPS细胞对博来霉素诱导的肺纤维化小鼠具有治疗作用。（2）诱导小鼠iPS细胞，收集iPS条件培养液，构建TGF-β1诱导的人成肌纤维细胞模型和博来霉素诱导的小鼠肺纤维化模型，分别给予iPS条件培养液，体外和体内验证iPS条件培养液对肺纤维化过程中肺成纤维细胞向肌纤维细胞分化的作用。体外实验结果显示iPS条件培养液能够抑制TGF-β1诱导的人肺成纤维细胞的增殖，抑制TGF-β1、Smad-2和Smad-3的活性；体内研究结果显示iPS条件培养液抑制博来霉素诱导的小鼠肺组织中细胞外基质沉积和胶原形成，抑制博来霉素诱导的TGF-β/Smad信号通路的激活，表明iPS条件培养液对TGF-β1诱导的人成肌纤维细胞的增殖具有抑制作用，对博来霉素诱导的肺纤维化损伤具有保护作用。本项目的完成为肺间质纤维化的治疗提供了新的更加安全有效的手段。