专访施松涛:不同以往的干细胞发现

【字体: 时间:2012年05月24日 来源:生物通

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  近期来自美国南加州大学,南京大学等处的研究人员提出了不同的研究策略,发现供体细胞与受体免疫细胞都参与了细胞免疫疗法,而不仅仅只是以往认为的供体细胞,这对于理解细胞治疗中分子应答机制,以及自身免疫疾病治疗具有重要意义。

  

生物通报道:间充质干细胞 (mesenchymal stem cellsMSCs)闻名已久,早在上个世纪就已成为再生医学的重点研究对象,然而这种细胞在免疫抑制方面的作用却是在近几年里才发现兴起的,虽然时间不长,但这种免疫抑制作用在临床上就已经得到了一些尝试应用,尤其是移植物抗宿主病(graft versus host disease, GVHD)方面。

在这一方面,之前的研究主要聚焦于参与免疫调节的调控因子,以及细胞因子,近期来自美国南加州大学,南京大学等处的研究人员提出了不同的研究策略,发现供体细胞与受体免疫细胞都参与了细胞免疫疗法,而不仅仅只是以往认为的供体细胞,这对于理解细胞治疗中分子应答机制,以及自身免疫疾病治疗具有重要意义。

领导这一研究的是美国南加州大学施松涛教授(Songtao Shi),以及南京大学的孙凌云教授,施松涛教授在干细胞再生研究方面获得了不少重要的成果,曾首次分离和培养了牙髓干细胞,婴儿牙齿干细胞,牙周膜干细胞,根尖乳头干细胞等。这些具有开创性和里程碑意义的研究成果,给口腔及颌面部科学家研究口腔组织干细胞以及将它们用于组织工程和疾病建模提供了可能性。为了深入了解最新这项研究成果,生物通特联系了教授,就读者感兴趣的问题请教了他。


(施松涛教授,图片来源:施松涛教授)


自身免疫疾病

人类的免疫系统就像是守卫人体的军队,担任着防御外来侵略的任务,正常情况下免疫细胞能制造出各式抗体来对抗入侵的细菌病毒,但是如果免疫系统失控,敌我不分,那么就会导致不正常的自体抗体出现,把本身的细胞组织当成外物攻击,造成自身免疫疾病。

有人称,没有任何一类疾病比自身免疫病更为凶险了。自身免疫病会慢慢侵蚀你的身体和神经,导致功能损伤,非常难以治愈。与心脏病、癌症和肥胖以及糖尿病不同,自身免疫病是机体对自身系统发起攻击的结果。在这场与疾病的斗争中,自身免疫病的患者基本上注定了失败的命运。

常见的自身免疫疾病很多,比如类风湿性关节炎,全身性红斑狼疮,白癜风等等,目前患上此类疾病的人数一年比一年多,一些名人比如影视巨星迈克尔杰克逊等都患有此类疾病。


MSCs
与免疫抑制

间充质干细胞MSCs早在上个世纪70年代就被发现了,但是有关其在特定条件下的免疫抑制能力,却是在近几年发现的。所谓免疫抑制是指在某些物理化学或生物因素(如抗淋巴细胞血清)的作用下, 机体免疫应答能力降低的过程。这些影响因素可用作免疫抑制剂以防止移植物被排斥和治疗自体性免疫疾病。

2004年研究人员在Lancet杂志上发表文章,将一位患有GVHD症的病患母亲的MSCs注入到了病患体内,结果使其病情明显好转,并证明一年内无复发,从而证明了MSCs的免疫抑制作用。

但是由于MSCs免疫抑制的分子机理并不清楚,因此这一临床应用也受到了限制。


不同以往的干细胞发现

之前的研究表明注入间充质干细胞能抑制过度活跃的免疫细胞——包括T淋巴细胞和B淋巴细胞,这说明了MSCsT细胞之间应该存在某种相互识别的机制。

为了解析这一机制,施松涛教授等人展开了研究,他们分析了注入MSCs后,患有系统性硬化病(systemic sclerosis, SS)状免疫疾病的小鼠发生的变化,结果发现在患有SS状疾病的小鼠体内,注入的干细胞能通过FASL/FAS 信号,引发T淋巴细胞死亡,并减轻免疫疾病的症状。反之,缺乏FAS/FASLMSC不能治疗患有全身性硬化病状的免疫疾病的小鼠。

教授表示,这项研究指出了一种新调控机制,即注入骨髓间充质干细胞能通过来自干细胞的FasL,以及来自宿主T细胞的Fas信号通路,诱导宿主激活T细胞凋亡。凋亡T细胞将能触发巨噬细胞表达高水平的TGFβ,从而导致调节性T细胞的上调。最终这种级联反应会引发对改善型疾病表型(ameliorate disease phenotype)的免疫耐受性,为病患提供治愈的机会。

我们主要分析的是注入间充质干细胞及其受体免疫系统的应答。我认为这种研究策略也许与之前的研究不同——研究表明供体细胞与受体免疫细胞都参与了细胞免疫疗法,而不仅仅只是供体细胞。


多方面验证

除了在小鼠这一模式动物上进行的实验,教授还联合南京大学附属鼓楼医院的凌云团队,对患有这一疾病的病人也进行了初步研究,他们给这些病人注入MSCs,结果获得了相似的临床结果,并且实验分析也揭示出FAS/FASL途径在患有全身性硬化病的病人身上也起着同样的作用。

这些实验数据也包括利用MSC治疗系统性硬化症患者的相关数据,临床实验是在南京大学进行的,施教授说。

除此之外,对于近期国内干细胞治疗行业问题,教授也发表了自己看法,我认为,我们需要从以往的实验中吸取教训,并遵循政府的调控,我相信未来细胞疗法将能会渐渐步入轨道。

预了解施松涛教授研究组更多信息,请参阅:http://pibbs.usc.edu/faculty/profile/?fid=295

(生物通:王蕾)

原文摘要:

Mesenchymal-Stem-Cell-Induced Immunoregulation Involves FAS-Ligand-/FAS-Mediated T Cell Apoptosis

Systemic infusion of bone marrow mesenchymal stem cells (BMMSCs) yields therapeutic benefit for a variety of autoimmune diseases, but the underlying mechanisms are poorly understood. Here we show that in mice systemic infusion of BMMSCs induced transient T cell apoptosis via the FAS ligand (FASL)-dependent FAS pathway and could ameliorate disease phenotypes in fibrillin-1 mutated systemic sclerosis (SS) and dextran-sulfate-sodium-induced experimental colitis. FASL/ BMMSCs did not induce T cell apoptosis in recipients, and could not ameliorate SS and colitis. Mechanistic analysis revealed that FAS-regulated monocyte chemotactic protein 1 (MCP-1) secretion by BMMSCs recruited T cells for FASL-mediated apoptosis. The apoptotic T cells subsequently triggered macrophages to produce high levels of TGFβ, which in turn led to the upregulation of CD4+CD25+Foxp3+ regulatory T cells and, ultimately, immune tolerance. These data therefore demonstrate a previously unrecognized mechanism underlying BMMSC-based immunotherapy involving coupling via FAS/FASL to induce T cell apoptosis.

作者简介:

施松涛教授

国际口腔医学界知名科学家、再生医学研究权威,国家教育部****特聘教授,国家杰出青年基金获得者,美国南加州大学奥斯特鲁夫牙科学院教授,美国南加州大学牙科学院颅面分子生物学研究中心教授。分别于1983年和1986年北京医科大学口腔学院口腔学学士、口腔学硕士,并1994年毕业于美国南加利福尼亚大学获头面生物学博士。

施松涛博士首次在2000年辨认和分离了牙髓干细胞(DPSCs) (Proc Natl Acad Sci U S A 2000)。然后他的实验室从人的剥落的乳齿(SHED)中分离出了干细胞,分离牙周韧带干细胞(PDLSCs)以及从顶端孔头(SCAP)分离出干细胞(Proc Natl Acad Sci U S A 2003; Lancet 2004; PLoS ONE 2006)。并已经使用这些干细胞再生各种各样的口面组织,包括口面骨,牙周组织和生物根。另外,还设法确定骨髓间叶干细胞(BMMSCs)对人的疾病的病理性过程的作用,例如骨质疏松症和系统红色狼疮,并且探索BMMSCs潜力及使用它治疗这些疾病。其研究集中于了解与干细胞有关的人类疾病以及如何使用干细胞到临床治疗。

Nat Medicine, Lancet, J Clin Invest, Nat Biotechnol, Proc Natl Acad Sci U S A, Blood, J Bone Miner Res, Stem Cells, PLoS ONE, and J Dent Res等世界顶级和权威杂志发表论文120余篇,获国际专利10项;作为负责人主持5NIH研究项目、1项加州再生医学研究院项目;担任PLoS ONE Scientific EditorOral Diseases杂志副主编,首届国际口腔及颅颌前沿研究研讨会大会主席,美国牙髓病学协会顾问委员,Nat BiotechThe Lancet等杂志审稿专家。
 

 

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