核与辐射突发事件可产生大量急性放射病人群,目前照射剂量>8Gy的重症急性辐射损伤(SARI)病人尚无有效救治策略。基于SARI的损伤特点和救治现状,我们推测超氧化物歧化酶基因修饰的间充质干细胞(SOD-MSC)与造血干细胞(HSC)共移植有望成功救治SARI病人。本项目拟分离鉴定猴MSC,构建SOD腺病毒表达载体并感染猴MSC,获得SOD-MSC;制备SARI猴模型观察SOD-MSC与HSC共移植对SARI非人灵长类动物的治疗效果,并探讨作用机理。预期SOD-MSC与HSC共移植后,可在一定时间内分泌高水平SOD并发挥抗辐射和抗炎症作用;MSC不仅可预防HSC移植引发的GVHD,发挥免疫调节作用,还可促进造血重建,加快皮肤、胃肠道、肺等器官的修复,从而促进多器官修复与功能维护,最终实现SARI的成功救治。该研究将为SARI的临床救治提供有效策略,并为寻找新的防治措施提供线索。
radiation injuty;radioprotection;mesenchymal stem cell;superoxide dismutase;non-human primate
本研究拟制备SOD基因修饰的间充质干细胞(SOD-MSCs),研究SOD-MSCs与造血干细胞(HSCs)共移植对致死剂量射线照射所致重症急性辐射损伤(SARI)非人灵长类动物模型的治疗效果,并探讨其作用机理,以期为SARI的临床救治提供有效策略。应用密度梯度离心、贴壁培养、流式细胞术和诱导分化等方法自猴体内分离、鉴定出猴骨髓MSC(R-BMMSC)。采用gateway技术构建了载带胞外分泌型超氧化物歧化酶(ECSOD)和EGFP基因的腺病毒表达载体( AD-ECSOD)。AD-ECSOD对R-BMMSC 的感染效率可达到90%以上,能够有效分泌ECSOD,且ECSOD基因转染对R-BMMSC生物学性质无显著影响。在此基础上,将8只健康猴全身照射8.0Gy60Co建立SARI模型,受照猴分为对照(n=2)、MSC治疗(n=3)及SOD-MSC治疗(n=3)组,研究MSC、SOD-MSC对SARI猴的治疗作用。结果表明,8.0Gy照射猴造血功能受损,全血细胞减少,3组各有1只猴死亡,输注MSC或SOD-MSC的猴外周血细胞与对照组无明显差异。GFP示踪显示照后48h内未检测到猴体内有外源性MSC。发现猴MSC在传代过程中因细胞融合而停止生长,进一步确证这与猴感染了猴泡沫病毒 (SFV)有关。另外,机体自发荧光影响GFP的检测灵敏度。因此,通过巢式PCR方法筛选出SFV阴性猴作为MSC供体,获得无SFV感染的MSC以保证细胞治疗效果。重新构建、扩增搭载红色荧光蛋白(RFP)和SOD基因的腺病毒载体以提高检测灵敏度,同时以雄猴为MSC供体,雌猴为受体,采用性染色体差异进行MSC体内示踪。经上述改进后再次观察SOD-MSC对SARI猴的疗效,MSC组(n=3)1只猴死亡,而SOD-MSC组3只猴全部存活,且SOD-MSC组猴外周血白细胞和中性粒细胞数在恢复期高于同期MSC组。照后30天骨髓造血细胞集落培养显示,SOD-MSC组MK-CFU、BFU-E、CFU-E、GM-CFU和Mix-CUF数略高于MSC组。因样本量有限,个体差异大,SOD-MSC作用优势尚待确认。输注后2~28天猴血清中SOD表达量呈波动变化,SOD-MSC组和MSC组无显著差异。基于此,限于大动物实验成本,暂未开展MSC与HSC共移植治疗SARI猴的研究。