Life Med | 项鹏/汪建成发现Nestin通过抑制IRE1a介导的细胞凋亡改善间充质干细胞治疗急性肺损伤疗效

间充质干细胞 (MSC) 作为一种具有抗炎、免疫调节功能的细胞亚群，临床前研究与初步临床试验证明了MSC在急性呼吸窘迫综合征（ARDS）等炎症疾病治疗中具有广阔的应用前景。然而一项随机对照IIa期临床试验（NCT02097641）发现，MSC治疗并未显著改善ARDS患者预后，分析原因显示临床试验中使用的MSC存活率较低可能是导致其疗效欠佳的重要因素。因此，提高MSC在恶劣病理微环境中的存活有望为改善其疗效提供新的策略。

中间丝蛋白家族成员巢蛋白（Nestin）是细胞骨架的重要组分，并作为神经干细胞的标志广为人知。研究人员前期利用Nestin基因敲除小鼠模型，发现Nestin缺失导致神经干细胞增殖减慢，死亡增加；功能学研究证实Nestin不仅可以通过调控线粒体的结构和功能影响干细胞增殖分化，还可入核调控核膜结构的稳定性进而影响细胞衰老。此外，Nestin还可与Keap1竞争性结合来调控抗氧化关键蛋白Nrf2的降解与入核，发挥维持胞内氧化还原稳态的作用，提示Nestin在维持细胞内环境稳态中扮演了重要角色。

2022年11月，中山大学中山医学院项鹏、汪建成课题组在Life Medicine杂志在线发表了文章Nestin prevents mesenchymal stromal cells from apoptosis in LPS-induced lung injury via inhibition of unfolded protein response sensor IRE1α。该研究工作揭示了Nestin通过调节MSC内质网应激水平，增加MSC在急性肺损伤病理微环境的存活，进而改善治疗效果作用机制，发现IRE1α抑制剂在改善MSC治疗急性肺损伤疗效中的应用潜能。研究人员利用CRISPR/Cas9基因编辑技术建立了Nestin敲除的诱导多能干细胞系（hiPSC），系统比较了诱导分化获得的正常及Nestin敲除的MSC （Nestin knockout）的功能特性。使用脂多糖（LPS）构建小鼠急性肺损伤模型，发现MSC输注后，Nestin敲除组MSC治疗效果显著下降，炎症细胞浸润和血管渗漏增多。Nestin敲除的MSC在肺组织中定植数量显著减少，凋亡数量显著增加，提示Nestin敲除导致MSC在炎性微环境中存活能力下降。进一步探究Nestin缺失导致MSC凋亡的机制，发现Nestin缺失导致内质网应激水平升高，内质网形态发生扩张，并且主要激活了内质网应激中的IRE1α通路。通过CoIP和免疫荧光染色发现，Nestin通过与IRE1α 结合抑制其二聚化及其信号通路下游细胞效应。利用IRE1α 特异性抑制剂4μ8C能够缓解Nestin缺失引起的内质网应激水平升高， MSC凋亡水平显著降低，提示Nestin通过参与调控IRE1α通路影响应激条件下细胞存活。团队研究发现4μ8C预处理能够显著减轻Nestin敲除MSC治疗小鼠的肺组织病理损伤程度、中性粒细胞浸润程度并改善肺部微血管通透性，提示通过抑制IRE1α通路的过度激活可显著改善MSC内质网应激，提高MSC在炎性微环境的存活率，进而改善MSC对ARDS的治疗效果。综上所述，Nestin通过抑制MSC的内质网应激水平，改善MSC在急性肺损伤微环境中的存活，延长MSC发挥抗炎、免疫调节作用的 “治疗时间窗”。中山大学中山医学院项鹏教授和中山大学附属第七医院汪建成特聘研究员为本文的共同通讯作者，中山大学王宏淼硕士、蒋辰浩博士、蔡建业博士、卢绮莹博士为该论文的共同第一作者。本研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、广东省自然科学基金等经费支持。点击最下方“阅读原文”，查看Life Medicine英文全文

英文全文链接：

https://doi.org/10.1093/lifemedi/lnac049

引用本文：

Hongmiao Wang, Chenhao Jiang, Jianye Cai, Qiying Lu, Yuan Qiu, Yi Wang, Yinong Huang, Yong Xiao, Boyan Wang, Xiaoyue Wei, Jiahao Shi, Xingqiang Lai, Tao Wang, Jiancheng Wang, Andy Peng Xiang, Nestin prevents mesenchymal stromal cells from apoptosis in LPS-induced lung injury via inhibition of unfolded protein response sensor IRE1α, Life Medicine, 2022;, lnac049, https://doi.org/10.1093/lifemedi/lnac049

作者简介

汪建成

中山大学

中山大学附属第七医院特聘研究员，中山大学医学院病理生理学教研室主任，深圳市高层次人才。主要研究方向Nestin在细胞稳态维持中的作用机制研究，近年来在Eur Respir J，J Hepatol，Nat Commun.，J Hematol Oncol等杂志发表SCI论文30余篇，主持国家自然科学基金面上项目、中国博士后特别资助项目等多项基金，获得发明专利4项。

项鹏

中山大学

中山大学中山医学院教授，博士生导师。现任干细胞与组织工程教育部重点实验室主任，国家干细胞临床研究专家委员会委员。长期从事干细胞移植与器官再生修复研究，作为通讯作者在Nature，Cell Res, J Hepatol等发表论文100余篇，获得授权国内发明专利10项，国际专利6项。

制版：嘉明

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