[发明专利]一种IFNβ和FerritinH基因联合修饰的骨髓间充质干细胞及其制备方法和应用

说明书

本发明属于基因工程与生物医学工程技术领域，具体公开了一种IFNβ和FerritinH基因联合修饰的骨髓间充质干细胞及其制备方法和应用。所述骨髓间充质干细胞的制备方法包括构建FerritinH‑T2A‑IFNβ过表达慢病毒载体，利用该慢病毒载体转染MSCs获得基因工程化干细胞FerritinH‑IFNβ‑MSCs。所述骨髓间充质干细胞由IFNβ和FerritinH基因联合修饰，能通过分泌免疫调节因子IFNβ调节肿瘤免疫微环境，对胶质瘤生长发挥抑制作用；同时可通过FerritinH报告基因MR成像，在活体水平实现对移植后干细胞实时、动态、无创、系统地监测，为促进干细胞治疗临床转化提供实验依据，为深入阐明干细胞作用机制提供新的手段，在胶质瘤的干细胞治疗及转基因治疗方面均具有重要的科学意义和临床应用前景。

技术领域

本发明涉及基因工程与生物医学工程技术领域，具体地，涉及一种IFNβ和FerritinH基因联合修饰的骨髓间充质干细胞及其制备方法和应用。

背景技术

胶质瘤是中枢神经系统最常见的肿瘤，是严重危害人类健康的重大难治性疾病。我国胶质瘤的发病率、致残率及致死率均较高，给个人、家庭及社会带来沉重负担。尽管近年来胶质瘤的精准手术治疗及放、化疗技术取得了一定进展，但恶性胶质瘤的预后仍非常不理想，5年生存率不足10％，中位生存时间仅为12～15个月。免疫治疗通过调动机体自身免疫系统来抑制或杀伤肿瘤细胞，是目前肿瘤治疗领域的研究热点，也是最有前景的肿瘤治疗方法。干扰素β(Interferon-β,IFNβ)是连接机体固有免疫和适应性免疫的桥梁，能够启动自发性抗肿瘤T细胞应答，诱导抗肿瘤免疫，有望在胶质瘤治疗中发挥重要作用。然而，IFNβ半衰期短，在血液中很容易被分解，若通过全身给药需要高剂量才能在局部产生治疗效果，对人体毒性很大，很大程度上制约了IFNβ的临床应用。此外，常规的给药途径很难将IFNβ有效地递送入肿瘤内部，限制了其治疗效果。

干细胞治疗作为一种新治疗模式，不仅在再生医学领域具有重要应用，在恶性肿瘤的治疗中也展现出极大应用前景。相对于其他干细胞，间充质干细胞(mesenchymal stemcells,MSCs)来源丰富、取材方便，可在体外培养后进行自体移植，也可通过商业途径购买，不存在伦理学问题；同时具备低免疫原性、易于进行基因修饰等多种优势。更为重要的是，MSCs具备向胶质瘤趋化的特性，能主动通过血脑屏障到达胶质瘤实体。因此，MSCs被认为是胶质瘤靶向治疗药物的理想载体。

然而，以往干细胞治疗胶质瘤的研究多采用组织病理学手段评估治疗效果及移植后干细胞的命运，缺乏活体、动态的可视化评价，因此在干细胞能否发挥治疗效果及移植后干细胞命运上存在很多争议。采用分子影像学手段在活体水平对移植干细胞的迁移、归巢、存活、分布等生物学过程进行实时、无创、纵向、连续、定性、定量、系统的观察，有助于准确评估干细胞治疗的有效性与安全性，指导制定及筛选最佳治疗模式，阐明干细胞与肿瘤的相互作用及潜在机制，是干细胞治疗临床转化的关键。在诸多分子影像学手段中，磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)具备无创、无电离辐射、能够多方位及多参数成像、软组织分辨率高等优点，能够在清晰地显示组织器官解剖结构及功能信息的同时，对干细胞在深部组织的分布进行精准的评估，是目前干细胞活体示踪中最安全有效、运用最广泛的手段。以往研究多采用超顺磁性氧化铁(superparamagnetic iron oxide,SPIO)纳米颗粒直接标记MSCs进行MRI活体示踪。然而，SPIO等直接标记示踪法示踪时间短，或被巨噬细胞吞噬后产生“假阳性”信号，无法真实反映移植细胞的存活情况。间接标记法通过MR报告基因的持续表达产生特异性信号而达到示踪目的，可以弥补外源性对比剂直接标记法的不足。铁蛋白重链(FerritinH,FTH)基因通过增加细胞内铁的储存，形成更多的氧化铁颗粒，缩短细胞局部横向弛豫时间，从而在MRI的T2WI和T2*WI序列上产生对比信号，是目前应用最为成熟的MR报告基因。