[发明专利]一种基因修饰的间充质干细胞在肺纤维化治疗中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术和基因治疗领域，具体为基因修饰间充质干细胞在肺纤维化治疗中的应用。

背景技术

间充质干细胞(mesenchymal stem cell，MSC)在体内外可以诱导分化为多种细胞，可以改善多种损伤组织的结构与功能。MSC在多种肺脏损伤疾病中(包括肺纤维化)都体现出了其治疗潜能。在药物诱导的动物肺损伤模型中，通过血循环应用骨髓MSC能有效减轻肺脏损伤和纤维化。同时，MSC的以下特点使其在肺损伤引起的肺纤维化治疗中具有独特的优势：(1)无移植排斥反应：MSC属于免疫赦免细胞；(2)MSC可归巢至受损伤的肺脏局部，且可在刺激因子的作用下获得肺泡上皮细胞的表型；(3)调节炎性反应：MSC通过其免疫抑制功能(抑制免疫细胞如树突状细胞、T淋巴细胞、NK细胞等的激活)和改变细胞因子在疾病炎性过程中的表达谱(如抑制TNF-α、IL-1β、IL-6等多种炎性细胞因子基因及蛋白的表达；抗炎性细胞因子IL-10、IL-4等分泌增多)来发挥其抗炎作用；(4)抗凋亡：通过释放细胞因子发挥其抗凋亡作用；(5)促血管生成：通过释放血管内皮细胞生长因子(vascular en dothelial cell growth factor，VEGF)，肝细胞生长因子(hepatocyte gr owth factor，HGF)，胰岛素样生长因子(insulin like growth factor，I GF-1)等来发挥其促进血管生成作用；(6)抑制纤维化相关基因和蛋白的表达：包括I型和III型胶原、基质金属蛋白酶(matrix metalloprotei nase，MMP-1)和金属蛋白酶组织抑制剂(tissue inhibitor of metallopr oteinase，TIMP-1)等。

肝细胞生长因子(Hepatocyte Growth Factor，HGF)是一种多功能的生长因子，它在体内参与并主导促血管生成、抑制纤维化、抑制细胞凋亡和抗炎等病理生理学过程，在肺脏修复过程中具有以下几方面的生理作用：(1)促进肺泡上皮细胞的增殖、迁移和形态发生而利于肺泡修复；(2)抑制炎症因子的表达：如可溶性细胞间粘附分子-1(sICAM-1)等；(3)抑制细胞凋亡：通过激活PI3K/Akt信号途径、SPK-S1P信号途径等来发挥其抗凋亡作用；(4)抑制纤维化效应：通过抑制促纤维化因子TGF-β的生成及其诱导的信号转导：激活β-catenin和p42/p44MAPK信号途径，诱导环加氧酶-2(Cyclooxygenase-2，COX-2)表达，进一步促进前列腺素E2(Prostaglandin E2，PGE2)的产生来发挥抗纤维化作用；(5)促进血管生成：通过促进血管内皮细胞增殖及血管生成增加血液灌流，改善局部的血液供应与低氧发生。而近期研究报道，HGF重组蛋白可以预防缺血再灌注导致的肺脏损伤；肺泡管HGF基因高表达可以抑制博莱霉素导致的肺纤维化，表明HGF是防治肺损伤及其引起的纤维化的理想的细胞生长因子。

MSC和HGF均是防治肺损伤和纤维化的理想措施和手段。但是，它们的应用均存在局限性。MSC植入体内后脱离了特殊的培养环境，通过微循环渗透方式摄取营养，而营养所及范围在100-200μm之间。因此，90％以上的细胞在植入的几天内因营养缺乏而很快死亡，细胞并不能很好发挥其抗炎、抗凋亡、促增殖等功能。而重组HGF结构复杂，体内代谢快，为了获得HGF在损伤肺部的高浓度就需要持续大剂量给予重组蛋白。因此，采用基因治疗策略，用携带HGF的重组腺病毒修饰MSC治疗肺损伤及其引起的肺纤维化，具有干细胞治疗和细胞生长因子治疗的双重优势，并发挥协同作用。一方面通过血液循环移植，间充质干细胞最初大部分蓄留或归巢于损伤的肺脏，在发挥干细胞修复作用的同时，使局部高表达HGF，同时发挥HGF的生物学作用；而高表达HGF又可以促进骨髓MSC的存活、增殖以及内源性MSC的迁移和归巢，从而加强MSC的治疗效果。

发明内容

本发明的目的在于提供HGF基因修饰的间充质干细胞的新用途，即在肺损伤及其纤维化中的新应用。

本发明实现上述目的的技术方案是HGF修饰的间充质干细胞在放射性肺损伤及纤维化治疗中的应用。