随着各类高通量分子谱学检测技术的日益成熟,多谱学联合分析的方法逐渐走进了越来越多研究者的视野。多谱学联合分析为复杂疾病的深入研究以及精准医学的推广普及提供了新线索和新思路。干细胞移植在多种高致死率疾病的临床治疗上具有良好的应用前景,然而我们对干细胞协助器官修复的具体应用机制仍知之甚少。暴发性肝衰竭是一类进展极快,死亡率极高的疾病。目前,原位肝移植是唯一有效的临床治疗手段。之前我们的合作实验室已建立了 D-半乳糖胺(D-Galactose,D-Gal)诱导的猪肝损模型,即暴发性肝衰竭(fulminanthepatic failure,FHF)大动物模型,并发现在疾病造模的同时,异种移植人源骨髓间充质干细胞能显著降低疾病猪模型的死亡率。本研究对干细胞救治暴发性肝衰竭猪的过程中所采集的多类分子谱学数据进行了定量和整合分析,并利用这些数据从各个生物学角度对干细胞在救治暴肝猪过程中所起到的类药物治疗的作用进行了描述。本研究首先明确了干细胞救治暴发性肝衰竭过程中干细胞的作用时间窗。本研究发现,干细胞移植组和暴肝对照组血清中的肝功能相关指标均在造模3天后显著上升,不过3天时干细胞移植组肝功能指标的上升程度有所稀释,且移植组的指标在7天时回到基线水平。和肝功能指标变化趋势一致,本研究在造模3天后观测到模型猪体内由暴发性肝衰竭所引起的细胞因子风暴,该细胞因子风暴在干细胞移植7天后被压制,此时猪体内的代谢稳态平衡也得到恢复。此外,本研究还明确了干细胞在体内增殖,转分化和旁分泌作用在肝脏修复过程所起到的贡献。整合分析发现干细胞移植7天后基本完成在体内的增殖和转分化,其中转分化的干细胞约占猪整体肝细胞总量的4.5%。本研究进一步对干细胞移植组和暴肝对照组的细胞因子风暴组分进行分析,发现两个实验组在该过程中对暴肝环境进行响应的细胞因子完全不同,表明干细胞在肝脏恢复过程中逆转了机体对暴肝的响应。最后,本研究对干细胞救治暴肝过程中协同表达的基因进行了功能分析,发现在干细胞介导的肝脏修复过程中Notch通路被激活。对D-Gal诱导的暴发性肝衰竭猪模型和大鼠模型仅注射Notch配体DLL4,不进行任何其它治疗,生存分析结果均显示模型生存率得到改善(猪,P = 0.0240;大鼠,P= 0.0453)。这一结果表明DLL4具有较高临床转化潜力。综上,本研究概括了干细胞的治疗时间窗以及干细胞转分化和旁分泌功能在救治器官急性损伤过程中的作用,为干细胞的临床转化应用提供基础。本研究从干细胞和宿主器官互作过程中分离出了 一条复杂的信号通路,揭示干细胞介导的DLL4-NOTCH激活促进了宿主肝脏的修复过程,为探索干细胞在其它情境下的作用机制提供了启发。