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BJP | 上海药物所发现AhR-铁死亡轴调控间充质干细胞治疗作用

BJP | 上海药物所发现AhR-铁死亡轴调控间充质干细胞治疗作用

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近年来,间充质干细胞(MSC)研究持续升温。相关研究在多种疾病治疗领域得到广泛尝试,是开展临床研究最多的细胞药物之一。然而, MSC临床治疗存在疗效欠佳、个体差异大等问题,严重制约了其转化应用。现有研究往往将其归因于MSC生产工艺复杂和临床设计有待优化。值得注意的是,细胞药物作为一种“活”的药物,其药效与机体对于药物自身的处置密切相关。换而言之,细胞药物的药动学行为可能和其药效密切相关。因此,从药动学角度研究机体内环境对MSC的细胞药代动力学(细胞体内命运)的影响,可以提供改善MSCs疗效和临床应用的新策略。


中国科学院上海药物研究所潘国宇课题组长期致力于细胞治疗、细胞体内动力学及作用机制研究。前期工作发现肝脏损伤将显著改变MSC的药动学特征(J Pharmacol Exp Ther. 2021),并发现在不同疾病条件下MSC的药效也会产生较大差异(Drug Metab Dispos. 2022)。


在此基础上,2023年8月4日,潘国宇课题组在British Journal of Pharmacology发表了题为“AhR-STAT3-Hmox1/Ptgs2 signaling pathway may restrict ferroptosis and improve hMSC accumulation and efficacy in mice liver”的研究论文,阐述了AhR-铁死亡轴影响MSC的暴露量进而改善治疗效果的新发现。


铁死亡(Ferroptosis)是一种铁依赖型的、过量脂质过氧化导致的调节性细胞死亡方式。在此项研究中,研究人员首先证明了铁死亡可显著降低MSC的细胞活力,并导致细胞衰老。这一作用可在体外环境被铁螯合剂去铁胺(DFO)显著逆转。在右旋糖酐铁诱导小鼠肝脏铁死亡模型中,肝脏中MSC细胞暴露量下降了近50%,这一结果验证了铁死亡和肝脏MSC暴露量的关系。然而在铁过载的动物模型中,使用铁螯合剂DFO直接移除游离铁对MSC药效的改善作用比较有限。


图1. AhR抑制剂调控铁死亡,显著提升MSC肝脏中暴露量


进一步研究发现,AhR抑制剂可将MSC的暴露量恢复至接近正常水平,并降低肝脏铁沉积、脂质过氧化等铁死亡指标。此外,研究人员利用小鼠肝缺血再灌注模型(临床高发的铁死亡相关肝损伤疾病模型)验证了以上结论。结果显示,该疾病模型中,MSC暴露量显著下降,小鼠血清可直接诱导MSC细胞发生铁死亡及功能障碍,而这些现象可被AhR抑制剂显著改善。值得注意的是,AhR抑制剂与MSC联用可以产生协同作用,显著改善肝缺血再灌注相关的肝脏损伤、炎症浸润等病理变化。进一步,利用转录组学验证,发现AhR可能通过调控Stat3-Hmox1/Ptgs2信号通路来抑制铁死亡对MSC的不利影响。

图2. AhR-铁死亡轴改善MSC细胞治疗作用机制模式图


综上,该研究首次证明肝脏损伤中的铁死亡是限制MSC细胞暴露量的重要因素。肝脏中的 AhR 可通过 STAT3-Hmox1/Ptgs2 通路减少铁死亡,改善肝脏微环境,进而有效提升MSC的暴露量和治疗效果,且AhR抑制剂(CH223191)发挥药效的剂量仅需铁螯合剂(DFO)的十分之一。本研究为促进MSC的临床应用及转化提供了有价值的理论参考。


全文链接:https://doi.org/10.1111/bph.16208



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会议名称:2023(第14届)细胞与基因治疗国际研讨会

暨抗体工程与创新免疫治疗技术论坛

暨2023细胞免疫治疗专业委员会年会

主办单位生物谷、梅斯医学、同济大学附属同济医院、南京可缘

大会时间:9月22-23日

会地上海 

大会规模:1500人

2010年至今,生物谷联合各合作单位已经顺利召开了13届细胞与基因治疗国际研讨会与全球致力于细胞治疗行业同仁们一同成长沉淀,在提供行业信息交流平台的同时,也为基础研究提供了技术/产品等产业化的孵化平台。


基于此,本届会议继续以转化医学为切入点,以基础研究与临床应用相结合,针对细胞治疗的临床前沿研究、临床监管、治疗规范、细胞治疗安全性,免疫细胞新型疗法、实体瘤治疗、干细胞与癌症、抗体药物、核酸药物、基因编辑、肿瘤免疫治疗等热门议题进行讨论,邀国内外产学研医专家共聚,共绘产业发展新蓝图!

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