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人脐带间充质干细胞在食蟹猴中的免疫毒性与免疫调节作用研究

期刊:中国细胞生物学学报DOI:10.11844/cjcb.2020.04.0014

乐茜1,2、张亚奇1,2、周端鹏2、张权2、饶巍2、王尉2、肖翠红2、石亮2、韩兵2、武栋成1,2*等作者在《中国细胞生物学学报》(Chinese Journal of Cell Biology)2020年第42卷第4期发表了一篇关于人脐带间充质干细胞(Human Umbilical Cord Mesenchymal Stem Cells, HUC-MSCs)在食蟹猴体内免疫毒性与免疫调节作用的研究。该研究由武汉大学基础医学院和武汉汉密顿生物科技股份有限公司共同完成,得到了武汉市科技局和武汉市“3551光谷人才计划”的资助。

学术背景

间充质干细胞(Mesenchymal Stem/Stromal Cells, MSCs)是一类起源于中胚层、具有自我更新和多向分化潜能的成体干细胞,广泛存在于骨髓、脂肪、皮肤、牙髓等组织中。研究表明,MSCs通过迁移归巢、定植分化以及旁分泌机制,能够抑制炎症反应、保护损伤组织并促进再生修复,因此在细胞疗法中得到了广泛应用。此外,MSCs还具有调节机体免疫功能的作用,能够抑制淋巴细胞增殖、调节T细胞亚群比例,并降低炎症因子的分泌。这些特性使其在治疗移植物抗宿主病、系统性红斑狼疮、类风湿关节炎等免疫相关疾病中展现出潜力。

然而,MSCs在活体内,尤其是大剂量反复应用时的免疫毒性反应和免疫调节作用尚不十分清楚。与其他组织来源的MSCs相比,人脐带间充质干细胞(HUC-MSCs)具有更低的免疫原性、更强的多向分化潜能与旁分泌能力。因此,本研究旨在通过食蟹猴模型,探讨HUC-MSCs在活体内的免疫毒性和免疫调节特性,为其临床应用的安全性和有效性提供依据。

研究流程

研究分为多个步骤,具体如下:

  1. HUC-MSCs的分离、培养与鉴定
    从足月健康剖腹产新生儿脐带中分离HUC-MSCs,经过体外培养传代至第五代,建立工作细胞库。通过流式细胞仪检测细胞表面标志物(CD44、CD73、CD90、CD105等),确认其符合国际细胞疗法协会规定的间充质干细胞鉴定标准。此外,通过成脂、成骨及成软骨诱导分化实验,验证HUC-MSCs的多向分化潜能。

  2. 实验分组与给药
    将18只食蟹猴随机分为三组,分别给予低剂量(2.0×10^6 cells/kg)、高剂量(2.0×10^7 cells/kg)HUC-MSCs或等体积0.9%氯化钠注射液(溶媒对照),连续静脉滴注14天。

  3. 体液免疫反应检测
    在给药前和给药结束后,采集食蟹猴静脉血,分离血清,检测血清IgG浓度,并通过免疫荧光法检测抗HUC-MSCs抗体的产生。

  4. 细胞免疫反应检测
    采用MTT法检测HUC-MSCs对PHA活化的淋巴细胞增殖的影响,并通过流式细胞仪检测T淋巴细胞亚群(CD3+、CD4+、CD8+、CD4+CD25+ Treg细胞)的比例变化。

  5. 病理学检查
    在给药结束后,对食蟹猴进行系统解剖,取胸腺和脾脏标本,进行组织病理学检查,观察与给药相关的组织学变化。

主要结果

  1. HUC-MSCs的鉴定
    HUC-MSCs呈长梭形贴壁生长,表面标志物CD44、CD73、CD90和CD105阳性率大于98%,CD19、CD34、CD45和HLA-DR阳性率小于2%。此外,HUC-MSCs成功分化为脂肪、骨和软骨,证实其多向分化潜能。

  2. 体液免疫反应
    连续14天静脉给予HUC-MSCs对食蟹猴血清IgG浓度无显著影响,且未检测到抗HUC-MSCs抗体的产生,表明HUC-MSCs的免疫原性极低。

  3. 细胞免疫反应
    HUC-MSCs显著抑制食蟹猴淋巴细胞的活化增殖,降低CD3+ T淋巴细胞比例,并提升CD4+CD25+ Treg细胞的比例。高剂量组的抑制作用更为显著。

  4. 病理学检查
    部分动物出现胸腺皮质萎缩和脾脏淋巴滤泡增多、生发中心增大的现象,提示HUC-MSCs可能对免疫器官产生一定影响。

结论

研究表明,HUC-MSCs在食蟹猴体内具有极低的免疫原性和较强的抑制性免疫调节作用。连续静脉输注HUC-MSCs不会引起食蟹猴的免疫排斥或其他异常免疫反应,提示其在异体应用中的安全性。此外,HUC-MSCs能够显著抑制淋巴细胞增殖、调节T细胞亚群比例,为治疗免疫相关疾病提供了理论依据。

研究亮点

  1. 重要发现
    HUC-MSCs在活体内表现出极低的免疫原性和显著的免疫调节作用,为其临床应用的安全性提供了重要依据。

  2. 方法创新
    本研究首次采用非人灵长类动物模型,系统评估了HUC-MSCs在活体内的免疫毒性和免疫调节特性,填补了相关研究领域的空白。

  3. 应用价值
    研究结果为HUC-MSCs在免疫相关疾病治疗中的应用提供了理论支持,具有重要的临床意义。

其他有价值的内容

研究还指出,尽管HUC-MSCs对免疫器官产生了一定影响,但其作用机制尚需进一步研究。此外,临床应用中应根据不同适应症选择合适的剂量、给药途径和疗程,并进行长期随访以确保安全性。

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