YAP1介导扩展传代间充质干细胞免疫调节和治疗中的维度与化学协调

YAP1 mediates the dimensional and chemical coordination of immunoregulation and therapy in extensively passaged mesenchymal stem cells.

作者信息Fang-Ying Du, Feng Zhou, Na Zhao, Lei Bao, Cheng-Biao Hu, Jing Lei, An-Qi Liu, Ying-Feng Gao, Li-Hui Bao, Hua Ni, Xiao-Rui Yu, Ji Chen, Bing-Dong Sui
PMID39897564
发布时间2025-01-06
DOI10.7150/thno.103314

实验完整度

包含体外细胞功能实验、T细胞共培养、两类疾病动物模型、RNA-seq和药物干预等多元验证,涵盖机制和体内疗效。

主要模型

人脐带间充质干细胞(P5和P15) DSS诱导的结肠炎小鼠模型 STZ诱导的T1D小鼠模型 体外CD3+ T细胞共培养系统

重点核对

MSC传代次数(P5 vs P15) 3D培养条件(Matrigel包埋)与2D培养对比 YAP1化学调控药物及浓度(10 μM VP或PGE2处理48小时) 疾病模型建立参数(2.5% DSS饮水、50 mg/kg STZ注射) MSC输注剂量和时间(1×10^6细胞,尾静脉注射)

摘要

理由:间充质干细胞(MSCs)具有强大的免疫调节能力,但有时,MSCs的临床应用受到细胞功能受损和治疗效果不足的阻碍。方法:在此,使用完善的葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的结肠炎和链脲佐菌素(STZ)诱导的1型糖尿病(T1D)小鼠模型来评估人脐带来源MSCs的治疗性免疫调节效果。在第5代(P5)和第15代(P15)时检测MSCs,并通过Matrigel包埋进行三维(3D)培养。进行一系列生化、组织病理学和细胞学检测以研究MSC功能和治疗性能,并通过体外与T细胞共培养和体内分析T细胞浸润到靶组织来评估免疫调节。使用RNA测序(RNA-seq)分析,随后进行免疫荧光染色、基因表达分析和化学调节来研究分子靶点。结果:在广泛扩增至P15后,MSCs丧失治疗性免疫调节作用,此时发生细胞衰老。有趣的是,在Matrigel中进行3D预处理可促进尽管广泛传代但免疫调节能力仍下降的MSCs的功能恢复,这有利于P15-MSCs在共培养中调节T细胞亚群、输注后抑制结肠和胰腺组织中促炎T细胞的浸润、改善全身炎症并减轻小鼠结肠炎和T1D。机制上,3D培养诱导MSCs转录组重编程,朝向Yes相关蛋白1(YAP1)标记的、Hippo信号通路上调的状态,并促进抗炎细胞因子转化生长因子-β1(TGF-β1)的释放。此外,临床相关药物维替泊芬(VP)和前列腺素E2(PGE2)对YAP1的化学调节影响TGF-β1表达和MSCs在维度培养过程中的免疫调节能力。结论:总之,这些发现揭示了基于YAP1的扩展MSC免疫调节的维度与化学协调,这将为精确控制的转化应用提供启示。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
3D培养是否以及如何恢复广泛传代MSCs的免疫调节和治疗效果?
核心机制
3D培养通过上调YAP1表达,激活Hippo信号通路,促进抗炎细胞因子TGF-β1的释放,从而增强MSC的免疫调节能力。
主要证据
体外共培养、DSS结肠炎和STZ T1D小鼠模型显示,3D预处理的P15-MSCs抑制Th1/Th17细胞分化、促进Th2/Treg细胞、减少靶组织T细胞浸润并改善疾病;RNA-seq和qRT-PCR证实YAP1和TGF-β1上调。
研究意义
该研究首次揭示YAP1介导的维度与化学协调在扩展MSC免疫调节中的作用,为精确控制MSC免疫治疗的转化应用提供基础。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

MSC传代培养与特征鉴定

建立P5和P15代MSCs,并验证衰老表型

分离人脐带MSCs,常规2D培养至P5和P15,检测表面标记、克隆形成、增殖和SA-β-gal染色

2

疾病模型建立与MSC治疗

评估P5和P15-MSCs对结肠炎和T1D的治疗效果

DSS诱导结肠炎,STZ诱导T1D,尾静脉注射P5或P15-MSCs,监测体重、疾病活动指数、血糖、组织病理和血清指标

3

3D预处理MSCs的建立

探讨3D培养对传代MSCs功能的影响

从P3开始,将MSCs包埋于Matrigel中培养至P5或P15,并在2D培养作为对照,检测克隆形成、增殖、衰老及免疫调节功能

4

体外免疫调节功能评估

验证3D预处理对MSCs调节T细胞亚群的影响

纯化CD3+ T细胞与MSCs共培养,流式分析Th1、Th2、Th17、Treg细胞比例,ELISA检测IL-6和TGF-β1

5

体内靶组织T细胞浸润分析

评估3D预处理MSCs对靶组织T细胞浸润的影响

DSS结肠炎和STZ T1D模型中,免疫荧光染色检测结肠和胰腺组织中CD4+IFN-γ+和CD4+IL-17+细胞

6

转录组分析

揭示3D培养对MSCs转录组的影响

对2D和3D培养的P15-MSCs进行RNA-seq,PCA、差异表达基因、KEGG和GSEA分析,qRT-PCR和Western blot验证YAP1和TGF-β1

7

化学调控YAP1验证

验证YAP1在3D培养效应中的必要性

在2D或3D培养中加入VP或PGE2处理,检测YAP1、TGF-β1表达及免疫调节功能

8

化学调控YAP1对疾病治疗的影响

验证YAP1化学调控对体内治疗效果的影响

在2D或3D培养中加入VP或PGE2处理MSCs,然后用于治疗DSS结肠炎和STZ T1D小鼠,监测疾病指标

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
α-MEM培养基Gibco12000063
胎牛血清Gibco16140071
青霉素-链霉素Gibco15140122
胰蛋白酶Gibco15050057
基质胶Corning356231
淋巴细胞分离液MP biomedicals0916922-CF
抗人CD3抗体BioLegend300308
CD3抗体NovoproteinGMP-A018
CD28抗体NovoproteinGMP-A063
RPMI 1640完全培养基Gibco11875093
葡聚糖硫酸钠MP Biomedicals02160110-CF
链脲佐菌素MP Biomedicals02100557-CF
维替泊芬MedChemExpressHY-B0146
前列腺素E2MedChemExpressHY-101952
FITC-CD73抗体BD Bioscience561254
PE-CD90抗体BD Bioscience561970
PE-CD105抗体BD Bioscience560839
PE-HLA-DR抗体BD Bioscience555561
PE-CD34抗体BD Bioscience550761
APC-CD45抗体BD Bioscience555485
PE-CD4抗体BioLegend357404
PerCP/Cy5.5-IFN-γ抗体Thermo Fisher Scientific45-7319-41
APC-IL-4抗体Thermo Fisher Scientific17-7049-41
FITC-IL-17A抗体BioLegend512303
Foxp3抗体Thermo Fisher Scientific88-8999-40
贝克曼库尔特Epics XL流式细胞仪Beckman Coulter--
结晶紫SolarbioC8470
CCK8试剂盒Yeasen Biotech40203ES60
SA-β-gal染色试剂盒BeyotimeC0602
C肽ELISA试剂盒FankeweiF2580-A
TNF-α ELISA试剂盒NeobioscienceEMC102a
IL-6 ELISA试剂盒NeobioscienceEHC007
TGF-β1 ELISA试剂盒NeobioscienceEHC107b
TRIzol试剂Invitrogen15596026
MGISEQ-2000测序仪MGITECH--
PrimeScript RT试剂盒TaKaRaRR036A
TB Green Premix Ex Taq II试剂盒TaKaRaRR820L
CFX96实时荧光定量PCR系统Bio-Rad--
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
BCA蛋白定量试剂盒BeyotimeP0010
PVDF膜MilliporeISEQ00010
牛血清白蛋白Gemini Bio700-100P
抗YAP1抗体Abcamab56701
抗GAPDH抗体CWBioCW0100
HRP标记的山羊抗小鼠二抗SignalwayL3032
增强化学发光试剂盒Amersham Biosciences--
Triton X-100SolarbioT8200
山羊血清BosterAR0009
大鼠抗CD4抗体Absinabs174032
兔抗IFN-γ抗体Absinabs119966
兔抗IL-17抗体Absinabs121447
Alexa Fluor 594标记的山羊抗兔二抗Yeasen Biotechnology33112ES60
Alexa Fluor 488标记的驴抗大鼠二抗Yeasen Biotechnology34406ES60
Hoechst 33342Yeasen Biotechnology40731ES10
抗β-微管蛋白一抗Abcamab314069
Alexa Fluor 594标记的山羊抗小鼠二抗Yeasen Biotechnology33212ES60
Alexa Fluor 488标记的驴抗兔二抗Yeasen Biotechnology34206ES60
共聚焦激光扫描显微镜Olympus--
ACCU-CHEK血糖仪Roche--
A1CNow自我检测系统Sinocare--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养与传代
MSC来源(人脐带)、培养基(α-MEM+10%FBS+双抗)、培养条件(37°C、5% CO2)、传代方法(2D和3D)、传代至P5和P15
阅读提示:Methods: Primary cell cultures
3D预处理
Matrigel包埋方法、传代至P5或P15、3D培养与2D对照
阅读提示:Methods: Primary cell cultures; Figure 2 legend
T细胞共培养
T细胞分离方法(PBMNC分离、CD3+磁珠分选)、刺激抗体(CD3/CD28 2 μg/mL)、共培养比例(10:1)、共培养时间(3天)
阅读提示:Methods: Primary cell cultures (T cell isolation)
疾病模型与MSC治疗
DSS浓度(2.5%)、给药时间(Day1-5)、MSC输注剂量(1×10^6)和途径(尾静脉)、STZ剂量(50 mg/kg/d)连续5天、MSC输注时间(Day7和14)
阅读提示:Methods: Colitis modeling and therapy; T1D modeling and therapy; Figure 1 legend
化学调控YAP1
VP和PGE2浓度(10 μM)、处理时间(48小时)、处理条件(2D或3D培养)
阅读提示:Methods: Chemical treatments in vitro; Figure 6 legend
转录组分析
RNA-seq平台(MGISEQ-2000)、差异表达基因分析软件(Dr. Tom 2.0)、YAP1和TGF-β1的检测方法
阅读提示:Methods: RNA-seq analysis; Figure 5 legend
免疫荧光分析
组织固定、包埋、切片厚度(10 μm)、抗体浓度(1:100)和孵育条件、共聚焦显微镜
阅读提示:Methods: IF staining; Figure 4 legend