漢氏聯合成果專欄18:探索干細胞調控免疫的機制
免疫系統,是我們身體細胞王國的防衛系統。這個防衛系統不是一朝一夕建立起來的,而是在我們成長過程中逐漸完善的。
建立健全的免疫系統是一個非常復雜的系統工程
一、免疫系統必須能夠識別并清除外來入侵者,如病毒、細菌等;
二、免疫系統要監視身體細胞王國的公民是否變成了壞分子(癌細胞),一旦發現,必須及時清除;
三、非常重要,同時也是容易被大家忽略的是,免疫系統必須能夠識別自己人,確保不對自身細胞進行攻擊。
上述免疫功能的第三條出了問題,免疫系統不認識自己人,對自身細胞發動無情攻擊時,就會發生自身免疫性疾病。
隨著我國社會經濟的發展,自身免疫性疾病有逐漸增多的趨勢。
自身免疫性疾病一直是臨床難治性疾病,目前主要依靠激素和免疫抑制劑進行治療,但副作用大,而且容易復發。
間充質干細胞能夠分泌免疫調節因子,對免疫紊亂性疾病顯示了良好的治療作用。
在漢氏聯合成果專欄5,我們講述了漢氏聯合團隊開展的干細胞治療自身免疫性疾病的臨床案例。
干細胞調控人體免疫系統的機制是什么?
為了回答這個問題,漢氏聯合團隊開展了深入的療效機制研究。
一、間充質干細胞通過分泌PGE2因子發揮免疫調節作用。
雖然已有大量研究證明了間充質干細胞對人體的免疫調節作用,然而,間充質干細胞是通過哪些或哪個關鍵分子發揮作用的呢?
漢氏聯合研發團隊發現,前列腺素E2(PGE2,一種重要的細胞生長和調節因子)是臍帶間充質干細胞發揮免疫調節作用的關鍵分子。
漢氏聯合研發團隊發表的臍帶間充質干細胞通過PGE2發揮免疫調節作用的論文
在該研究中,研究人員首先發現,人臍帶間充質干細胞對外周血單個核細胞(主要成份是免疫細胞)增殖以及IFN-Y(一種重要的炎癥因子)的生成均具有顯著的抑制作用。這些結果再次說明臍帶間充質干細胞具有顯著的免疫調節作用。
更進一步,研究人員將臍帶間充質干細胞分泌的PGE2進行選擇性阻滯(將PGE2的功效去除),發現臍帶間充質干細胞的免疫調節作用大大降低。
這一結果說明,PGE2是臍帶間充質干細胞發揮免疫調節作用的關鍵分子。
這一發現的意義,不僅僅是滿足了科學家的好奇心(臍帶間充質干細胞到底是通過什么途徑發揮作用的),而是對未來的臨床治療有重要提示意義。
臍帶間充質干細胞會分泌種類眾多的細胞因子,這些細胞因子就像是間充質干細胞的武器庫一樣,在不同的情況下武器庫中哪個兵器會派上關鍵用處,之前人們知之甚少。
漢氏聯合研發團隊發現PGE2是臍帶間充質干細胞發揮免疫調節作用的關鍵武器,為利用PGE2增強臍帶間充質干細胞對免疫系統疾病的治療作用,提供了重要方向。
二、單核細胞加強間充質干細胞的免疫調節功能
在上一篇研究中,漢氏聯合研發團隊發現PGE2是臍帶間充質干細胞發揮免疫調節作用的關鍵因子。
那么,有什么因素會促進臍帶間充質干細胞分泌更多的PGE2,從而增強臍帶間充質干細胞的功能呢?
血液中的一種免疫細胞---CD14+單核細胞(CD14是單核細胞表面的一種分子,是細菌脂多糖LPS的受體,介導LPS性細胞反應)與臍帶間充質干細胞共培養,能夠顯著促進臍帶間充質干細胞合成和分泌PGE2。
漢氏聯合研發團隊發表的CD14+單核細胞促進臍帶間充質干細胞免疫調節功能的論文
更進一步,研究人員發現,單核細胞分泌的白介素(IL-β)是促進臍帶間充質干細胞分泌PGE2的關鍵因子。
這些研究為進一步提升臍帶間充質干細胞的免疫調節功能提供了非常有價值的線索。
三、間充質干細胞促進B細胞的增殖和分化
除了通過分泌活性因子發揮免疫調節作用,漢氏聯合研究團隊還發現,間充質干細胞通過直接接觸方式,能夠促進B細胞的增殖和分化成熟,進而促進人體免疫功能。
漢氏聯合研發團隊發表的臍帶間充質干細胞促進B細胞增殖和分化的論文
B細胞是一種重要免疫細胞,能夠制造一種關鍵的免疫武器-抗體。抗體就像子彈一樣,可以精確瞄準敵對分子,產生殺傷力。
B細胞在分化成熟以后,并且在外來抗原的刺激下,才能合成大量抗體。
四、間充質干細胞對重癥肌無力治療作用的研究
重癥肌無力是一種自身免疫性疾病,與其他自身免疫性疾病一樣,發病原因主要是機體免疫系統出現紊亂而破壞了機體的正常“秩序”。重癥肌無力是神經肌肉接頭突觸后膜乙酰膽堿受體被自身抗體攻擊,當這個重要受體的功能異常,就會直接影響神經肌肉的正常傳導和動作發生。
漢氏聯合研究團隊發現,間充質干細胞對重癥肌無力具有顯著的治療作用。
漢氏聯合研發團隊發表的臍帶間充質干細胞治療重癥肌無力的論文
經過治療,重癥肌無力大鼠模型體內的自身抗體顯著減少,免疫細胞Th1/Th2比例的失衡得到矯正,炎癥因子如IFN-Y合成減少。
五、間充質干細胞對自身免疫性葡萄膜炎的治療作用
漢氏聯合團隊還發現,間充質干細胞對眼部的自身免疫性疾病-自身免疫性葡萄膜炎,也具有治療作用。
漢氏聯合研發團隊發表的間充質干細胞治療自身免疫性葡萄膜炎的論文
漢氏聯合研發團隊通過靜脈輸注的方式將干細胞輸注到葡萄膜炎小鼠模型體內,通過調節全身免疫狀況,進而改善葡萄膜炎。
間充質干細胞發揮治療的機制是調控Th1/Th2/Th17相關細胞因子的表達,如減少促炎因子IFN-γ和IL-17的產生,增加炎癥抑制因子IL-10的產生,同時上調免疫抑制細胞Treg的數量,最終實現抑制過度炎癥反應,從而降低炎癥反應對機體的損傷。
六、間充質干細胞對系統性硬化癥的治療作用
漢氏聯合團隊還報道了一例間充質干細胞治療自身免疫性疾病的臨床病例報道。
早在2009年,漢氏聯合首席科學家韓忠朝院士研發團隊與南京鼓樓醫院孫凌云教授醫療團隊開展合作,對一位自身免疫性系統性硬化癥患者進行了干細胞治療。
開展干細胞治療前,這位系統性硬化癥患者已出現四肢腫脹、疼痛和進行性變硬,并出現雙足部潰瘍。
干細胞治療4周后,患者癥狀顯著改善,足部潰瘍基本愈合。
治療前 治療后
MSC移植改善系統性硬化患者難治性皮膚潰瘍
結語
自身免疫系統紊亂造成的疾病被稱為自身免疫性疾病,與遺傳、環境、精神刺激等因素相關,但確切的發病機制還不清楚。目前,臨床上主要應用激素、免疫抑制劑、生物制劑等進行治療,但療效不盡如人意,而且副作用大,疾病易復發。
間充質干細胞具備強大的免疫調節功能,被越來越多的用于各種自身免疫性疾病的治療,并顯示了良好的治療作用,而且尚沒有發現顯著的副作用,在自身免疫性疾病的治療中顯示了良好的應用前景。
在間充質干細胞對自身免疫性疾病治療效果及機制研究方面,漢氏聯合研發團隊做出了重要貢獻。