IL-10基因修饰骨髓间充质干细胞对角膜移植排斥的作用和机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81770890
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H1301.角膜及眼表疾病
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Although corneal allografts enjoy a remarkable degree of immune privilege, immune rejection remains the leading cause of keratoplasty failure. Mesenchymal stem cells (MSCs) have been proved to have immunosuppressive properties and have been successfully used as cellular therapy in organ transplantation. Immunosuppression activity of Interleukin 10 (IL-10) can enhance the body's immune tolerance. IL-10 has close relationship with cells, cytokine and other immune regulatory factors in the organ transplant rejection. Herein we investigated the immunomodulatory effects of lentivirus-mediated IL-10 gene transfected MSCs on rat corneal allograft rejection model. Recipient corneas were examined following transplant, and rejection was defined according to Larkin. T cell proliferation tests by BrdU to measure the direct suppressive effect. Using ELISA kit to measure the concentrations of cytokine productions related to T helper cells, such as IL-2, IL-4, IL-10, IFN-γ and IL-17. The ratio and expression of CD4+CD25+Foxp3+Tregs, which closely related to Anterior Chamber-Associated Immune Deviation (ACAID), are determined and analyzed by flow cytometry and PCR, respectively..In the present study, we investigated the effect of MSCs on corneal allograft rejection across the full MHC barrier and the therapeutic efficacy of MSCs. We also studied the effects of MSCs on T cell proliferation, on the Th1/Th2 cytokine profiles of T cells, and on the Treg population. We observed that MSCs could inhibit corneal allograft rejection and prolong corneal allograft survival on rat model. This effect might be due to an inhibition of the pro-inflammatory Th1 response and to upregulation of Tregs. These data support the potential use of MSCs as a treatment for corneal allograft rejection. We also gave systemic treat with MSCs alone or MSCs combined with different doses of Cyclosporin A (CsA) in penetrating keratoplasty. Postoperative MSCs injection reduced Th1 pro-inflammatory cytokines and elevated IL-4 cytokine secretion from T lymphocytes derived from cornea-transplanted rats. Tregs were upregulated by MSCs treatment. When 2 mg/kg CsA was given together with MSCs, graft survival was significantly prolonged. In addition, subconjunctival injections of MSCs also prolonged the survival time of cornea allograft, and the MSCs of injected upregulated the expression of IL-10 in the local cornea. Nevertheless, the mechanism of MSCs immunosuppressive properties is not clear, the role of local application is less than the systemic, and CsA's therapeutic dosages are limited by the potentially life-threaten complications associated with immune suppression system and by drug toxicity. Thus, less toxic and more efficient methods of immunomodulation are needed to reduce corneal allograft rejection.
免疫排斥反应是角膜移植手术失败的最主要原因。间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)具有免疫抑制功能,它在其它组织器官移植排斥方面作用的研究已经开展。白介素-10(interleukin-10,IL-10)具有免疫抑制活性,能够增强机体免疫耐受。慢病毒介导IL-10基因转染MSCs治疗角膜移植排斥反应研究尚未见报道。本研究采用大鼠异体角膜移植排斥模型,观察IL-10基因修饰后的MSCs对角膜移植排斥反应的影响,并通过T细胞增殖实验来检测实验中各组大鼠免疫应答水平,检测因子分泌水平以及CD4+CD25+Foxp3+调节性T细胞的变化,观察其在异体角膜移植大鼠的免疫调节作用,为其在未来临床应用提供基础实验参考依据,进一步明确其免疫调节的关键机理,为角膜移植排斥反应机制的深入研究提供基础,为基因联合细胞治疗角膜移植排斥提供思路和可能。

结项摘要

角膜移植是治疗角膜失明的有效方法。然而,免疫排斥反应是角膜移植手术失败的最主要原因。间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)具有免疫抑制功能,它在其它组织器官移植排斥方面作用的研究已经开展。白介素-10(interleukin-10,IL-10)具有免疫抑制活性,能够增强机体免疫耐受。慢病毒介导IL-10基因修饰的骨髓来源MSCs(IL-10-BM-MSCs)治疗角膜移植排斥反应研究此前未见报道。本研究采用大鼠异体角膜移植排斥模型,观察IL-10-BM-MSCs对角膜移植排斥反应的影响,并检测角膜植片中免疫细胞浸润情况,检测引流淋巴结中包括调节性T细胞在内的淋巴细胞的变化,观察其在异体角膜移植大鼠的免疫调节作用。结果显示,与IL-10蛋白或普通BM-MSCs相比,结膜下注射IL-10-BM-MSCs可减少角膜植片中的免疫细胞浸润,并使植片存活时间增加一倍(18±0.707 天)。与此同时,为进一步揭示其抗角膜移植排斥的机制,本研究通过对植片进行RNA测序检测长链非编码RNA表达谱、RNAscope原位杂交和体内外的功能缺失/获得实验发现,IL-10-BM-MSCs主要通过在植片浸润的CD68+巨噬细胞中上调一种新型lncRNA来促进角膜移植物的生存。以上结果为IL-10基因修饰后的MSCs在未来临床应用提供基础实验参考依据,为角膜移植排斥反应机制的深入研究提供基础,为基因联合细胞治疗角膜移植排斥提供思路和可能。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Inflammation and oxidative stress induced by lipid peroxidation metabolite 4-hydroxynonenal in human corneal epithelial cells
脂质过氧化代谢物4-羟基壬烯醛诱导人角膜上皮细胞炎症和氧化应激
  • DOI:
    10.1007/s00417-020-04647-2
  • 发表时间:
    2020-05-22
  • 期刊:
    GRAEFES ARCHIVE FOR CLINICAL AND EXPERIMENTAL OPHTHALMOLOGY
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Liu, Hui;Gambino, Frank, Jr.;Zhao, Shaozhen
  • 通讯作者:
    Zhao, Shaozhen
A combination of CMC and α-MSH inhibited ROS activated NLRP3 inflammasome in hyperosmolarity stressed HCECs and scopolamine-induced dry eye rats.
CMC 和 α-MSH 组合抑制高渗透压应激 HCEC 和东莨菪碱诱导的干眼大鼠中 ROS 激活的 NLRP3 炎症小体
  • DOI:
    10.1038/s41598-020-80849-2
  • 发表时间:
    2021-01-13
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Lv Y;Chu C;Liu K;Ru Y;Zhang Y;Lu X;Gao Y;Zhang C;Zhao S
  • 通讯作者:
    Zhao S
The effect of the duration of diabetes on dry eye and corneal nerves
糖尿病病程对干眼和角膜神经的影响
  • DOI:
    10.1016/j.clae.2019.02.011
  • 发表时间:
    2019-08-01
  • 期刊:
    CONTACT LENS & ANTERIOR EYE
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Lyu, Ying;Zeng, Xiaoyu;Zhao, Shaozhen
  • 通讯作者:
    Zhao, Shaozhen
N-acetylcysteine alleviates ocular surface damage in STZ-induced diabetic mice by inhibiting the ROS/NLRP3/Caspase-1/IL-1β signaling pathway
N-乙酰半胱氨酸通过抑制 ROS/NLRP3/Caspase-1/IL-1β 信号通路减轻 STZ 诱导的糖尿病小鼠眼表损伤
  • DOI:
    10.1016/j.exer.2021.108654
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Experimental Eye Research
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Xuemei Liu;Hui Liu;Xiaoxiao Lu;Shaozhen Zhao
  • 通讯作者:
    Shaozhen Zhao
Lentivirus-mediated IL-10-expressing Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells promote corneal allograft survival via upregulating lncRNA 003946 in a rat model of corneal allograft rejection
慢病毒介导的表达 IL-10 的骨髓间充质干细胞通过上调角膜同种异体移植排斥大鼠模型中的 lncRNA 003946 促进角膜同种异体移植物的存活
  • DOI:
    10.7150/thno.31711
  • 发表时间:
    2020-01-01
  • 期刊:
    THERANOSTICS
  • 影响因子:
    12.4
  • 作者:
    Lu, Xiaoxiao;Ru, Yusha;Zhao, Shaozhen
  • 通讯作者:
    Zhao, Shaozhen

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其他文献

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间充质干细胞联合低剂量环孢素A对角膜移植排斥的抑制作用
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  • 发表时间:
    2018
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    赵少贞

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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