ABCB5+ 真皮间充质基质细胞具有优越的皮肤归巢能力和局部免疫调节作用,用于隐性营养不良性大疱性表皮松解症的治疗

ABCB5+ dermal mesenchymal stromal cells with favorable skin homing and local immunomodulation for recessive dystrophic epidermolysis bullosa treatment.

作者信息Julia Riedl, Michael Pickett-Leonard, Cindy Eide, Mark Andreas Kluth, Christoph Ganss, Natasha Y Frank, Markus H Frank, Christen L Ebens, Jakub Tolar
PMID33609408
发布时间2021-07
DOI10.1002/stem.3356

实验完整度

包含动物模型、细胞共培养和转录组分析等实验,但缺乏功能验证和机制验证,且样本量小。

主要模型

NSG小鼠全层皮肤损伤模型 ABCB5+ 真皮间充质干细胞 骨髓间充质干细胞 THP-1 来源巨噬细胞

重点核对

细胞注射剂量:4×10^5 个人类细胞,经面静脉注射 检测时间点:损伤后第1、7、14天 共培养条件:THP-1 巨噬细胞与 MSC 直接共培养或 transwell 分离培养 竞争性PCR检测人DNA百分比

摘要

隐性营养不良性大疱性表皮松解症(RDEB)是一种罕见的、无法治愈的大疱性皮肤病,由 VII 型胶原蛋白(C7)的双等位基因突变引起。RDEB 治疗的进展来自于利用间充质干细胞(MSCs)的免疫调节潜力。虽然人骨髓来源的 MSC(BM-MSC)在 RDEB 中的试验表明临床严重程度有所改善,但 MSC 迁移至受损皮肤并在其中存留的机制及其对伤口愈合的贡献尚未完全了解。表达 ATP 结合盒亚家族成员 5(ABCB5)的独特 MSC 亚群存在于网状真皮中,并表现出与 BM-MSC 相似的免疫调节特性。我们的工作旨在检验以下假设:与 BM-MSC 相比,皮肤来源的 ABCB5+ 真皮 MSC(DSC)在免疫缺陷的 NOD-scid IL2rgammanull(NSG)小鼠中具有更优越的皮肤归巢能力。与 BM-MSC 相比,外周注射的 ABCB5+ DSC 表现出更优越的伤口归巢和植入能力。此外,与 BM-MSC 相比,ABCB5+ DSC 与巨噬细胞共培养诱导的抗炎白细胞介素-1 受体拮抗剂(IL-1RA)产生较少。与 BM-MSC 相比,ABCB5+ DSC 的 RNA 测序显示主要组织相容性复合体 II 类和同源盒(Hox)基因的独特表达,特别是 HOXA3。HOXA3 对诱导内皮细胞和上皮细胞迁移以进行伤口修复至关重要,其表达增加可能解释了 ABCB5+ DSC 优越的皮肤归巢特性。进一步区分 MSC 群体之间的免疫调节机制可能对 RDEB 治疗以外的更广泛的再生医学应用产生影响。

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
与骨髓来源的间充质干细胞相比,皮肤来源的ABCB5+真皮间充质干细胞是否具有更优越的皮肤归巢能力,其潜在机制是什么?
核心机制
ABCB5+ DSCs 可能通过高表达 HOXA3 和 VCAM-1 等基因,增强其向皮肤的归巢和滞留能力,并通过分泌 IL-1RA 等抗炎因子发挥免疫调节作用。
主要证据
在NSG小鼠全层皮肤损伤模型中,竞争性PCR显示ABCB5+ DSCs的伤口植入率显著高于BM-MSCs;RNA测序显示ABCB5+ DSCs高表达HOXA3等基因;共培养实验显示ABCB5+ DSCs可诱导巨噬细胞分泌IL-1RA。
研究意义
ABCB5+ DSCs因其优越的皮肤归巢能力,可能成为RDEB伤口愈合的潜在细胞治疗选择,并可能对再生医学有更广泛的意义。

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

动物模型建立与细胞移植

比较ABCB5+ DSCs和BM-MSCs在体内的皮肤归巢和植入能力

在免疫缺陷NSG小鼠背部制造全层皮肤损伤,通过面静脉注射4×10^5个人类细胞(ABCB5+ DSCs、BM-MSCs、ABCB5−细胞或PBS),在不同时间点收集皮肤和肺组织,利用竞争性PCR检测人DNA百分比。

2

细胞培养与共培养实验

评估ABCB5+ DSCs和BM-MSCs对巨噬细胞极化的免疫调节作用

使用THP-1单核细胞经PMA刺激分化为巨噬细胞,与ABCB5+ DSCs或BM-MSCs进行直接共培养或transwell分离培养,用IFN-γ和LPS刺激,通过ELISA检测IL-1RA分泌水平。

3

转录组分析

鉴定ABCB5+ DSCs与BM-MSCs的差异表达基因,探索皮肤归巢的分子机制

提取ABCB5+ DSCs和BM-MSCs的RNA,进行RNA测序,分析差异表达基因,重点关注Hox基因和MHC-II类基因。

4

蛋白表达检测

检测ABCB5+ DSCs和BM-MSCs中皮肤基底膜蛋白C7和laminin-332的表达

利用Western blot检测ABCB5+ DSCs、BM-MSCs、成纤维细胞和角质形成细胞中ABCB5、C7、laminin-332各亚基的表达。

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。

验证分子表达变化
评估体内效果
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
RNeasy Plus 试剂盒Qiagen--
TruSeq 链特异性 mRNA 试剂盒Illumina20020594
MiniSeq 测序系统Illumina--
RIPA 裂解缓冲液Santa Cruz Biotechnology--
Novex WedgeWell 4-12% Tris-甘氨酸预制胶Thermo Fisher--
抗ABCB5抗体Biossbs-1604R
抗C7抗体Santa Cruz Biotechnologysc-20774
抗laminin α3抗体Abcamab242197
抗laminin 332抗体Abcamab78286
抗laminin β3抗体Bio-radOTI3A2
抗β-肌动蛋白抗体Millipore SigmaA2547
山羊抗兔HRP偶联二抗Santa Cruz Biotechnologysc-2004
抗小鼠HRP偶联二抗Santa Cruz Biotechnologysc-2005
SuperSignal West Femto 化学发光底物Thermo Fisher--
SuperSignal West Pico 化学发光底物Thermo Fisher--
RPMI-1640 培养基Thermo Fischer12633012
DMEM 培养基----
胎牛血清----
青霉素/链霉素----
L-谷氨酰胺----
佛波醇12-豆蔻酸酯13-乙酸酯----
重组人干扰素-γR&D Systems285-IF-100
脂多糖Sigma-AldrichL3755
Transwell 小室CorningCLS3464
IL-1RA ELISA 试剂盒R&D SystemsDRA00B
SYBR 绿Thermo Fischer--

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
动物实验
小鼠品系、数量、细胞注射剂量、注射途径、检测时间点
阅读提示:Materials and Methods: Animal experiments
细胞培养与共培养
THP-1细胞来源、PMA刺激时间、巨噬细胞与MSC共培养比例、transwell孔径、IFN-γ和LPS浓度及刺激时间
阅读提示:Materials and Methods: Co-culture experiments; Figure S2
竞争性PCR
引物序列、PCR循环条件、标准曲线制备
阅读提示:Materials and Methods: Animal experiments; Figure S1
RNA测序
RNA提取试剂盒、文库制备试剂盒、测序平台、差异表达分析参数
阅读提示:Materials and Methods: RNA sequencing