Nature：重磅！首次鑒定出肺泡上皮祖細胞，有望再生人肺組織

2018-03-07 來(lái)源：每日醫學(xué)資訊標簽：掌上醫生喝茶減肥一天瘦一斤安全減肥 cps聯(lián)盟美容護膚

摘要：從進(jìn)化角度而言，肺部的產(chǎn)生是對陸地生活的適應。為了在陸地上生存，肺部是大多數大型動(dòng)物所必需的。它的復雜結構，部分上是由它與心血管系統整合在一起決定的，這就使得它成為一種引人關(guān)注的而又難以從再生醫學(xué)角度進(jìn)行研究的器官。

在一項新的研究中，來(lái)自美國賓夕法尼亞大學(xué)佩雷爾曼醫學(xué)院的研究人員鑒定出一種修復肺泡（即肺部中的一種氣體交換區室）的肺祖細胞。他們分離出來(lái)自小鼠和人類(lèi)肺部的這些祖細胞，描述了它們的特征，并且證實(shí)它們是嚴重流感和其他的呼吸系統疾病導致的肺組織損傷所必不可少的。相關(guān)研究結果于2018年2月28日在線(xiàn)發(fā)表在Nature期刊上，論文標題為“Regenerationofthelungalveolusbyanevolutionarilyconservedepithelialprogenitor”。論文通信作者為賓夕法尼亞大學(xué)細胞與發(fā)育生物學(xué)系教授EdwardE.Morrisey博士。

從進(jìn)化角度而言，肺部的產(chǎn)生是對陸地生活的適應。為了在陸地上生存，肺部是大多數大型動(dòng)物所必需的。它的復雜結構，部分上是由它與心血管系統整合在一起決定的，這就使得它成為一種引人關(guān)注的而又難以從再生醫學(xué)角度進(jìn)行研究的器官。此外，肺部疾病是世界上主要的死亡原因之一，僅次于心血管疾病和癌癥。

Morrisey說(shuō)，“更好地理解肺部再生的最為重要的地方之一是肺泡，即肺部中的血液吸收氧氣和呼出二氧化碳的微小壁龕。為了更好地理解這些微妙的結構，我們一直在繪制肺泡中的不同類(lèi)型的細胞。理解細胞-細胞相互作用應當有助于我們發(fā)現新的參與者和分子通路，從而為未來(lái)的治療提供靶標。”

這項研究探究了肺泡表面上的上皮細胞是否具有干細胞行為，這種干細胞行為有可能在流感感染引起的嚴重損傷后或者在諸如慢性阻塞性肺疾病（COPD）等疾病中恢復正常的呼吸功能。盡管諸如腸道之類(lèi)的一些器官通過(guò)駐留的干細胞每五天就更換整個(gè)腸道上皮內壁，但是諸如肺部之類(lèi)的器官表現出非常緩慢的更換并且包含僅在遭受損傷時(shí)才會(huì )被激活從而再生這種受損組織的干細胞。

Morrisey團隊鑒定出一種肺泡上皮祖細胞（alveolarepithelialprogenitor,AEP），其中AEP混跡于更大的被稱(chēng)作2型肺泡細胞（alveolartype2cell,AT2細胞）的細胞群體中。這些細胞產(chǎn)生肺表面活性物質(zhì)（潤濕劑），從而阻止每次呼吸時(shí)肺萎陷。論文共同第一作者、Morrisey實(shí)驗室博士后研究員WillZacharias博士說(shuō)，“AEP是肺部中的一種穩定的細胞譜系，較慢地發(fā)生更換，但在遭受損傷后快速地增殖，從而再生肺泡內壁和恢復氣體交換。”另一名論文共同作者為美國費城兒童醫院兒科心臟病專(zhuān)家DavidB.Frank博士。

AEP展現出它們自己獨特的一組基因并且含有獨特的表觀(guān)遺傳標記。Morrisey實(shí)驗室利用從小鼠AEP中獲得的基因組信息鑒定出一種保守的被稱(chēng)作TM4SF1的細胞表面蛋白，并且利用這種蛋白從人肺部中分離出AEP。利用這種分離小鼠AEP和人AEP的能力，Morrisey團隊隨后培養出三維肺部類(lèi)器官（lungorganoid）。Morrisey說(shuō)，“從我們的類(lèi)器官培養系統中，我們能夠證實(shí)AEP是一種進(jìn)化上保守的肺泡祖細胞，它代表著(zhù)人類(lèi)肺部再生策略的一種新靶標。”

在下一步的研究中，Morrisey團隊旨在研究流感導致的肺組織損傷和其他的肺部疾病模型，以確定AEP在何處和何時(shí)對急性肺損傷或更多的慢性疾病狀態(tài)作出反應而發(fā)生增殖。

鑒于當前的流感嚴重程度，這項研究為人肺部再生提供了新的見(jiàn)解，并且為肺部再生提供新的重要的遺傳通路和表觀(guān)遺傳通路。Morrisey團隊如今正在探究這些分子通路中的哪些可能促進(jìn)AEP在小鼠和人肺部中發(fā)揮功能，包括理解激活Fgf信號（小鼠AEP和人AEP中保守的關(guān)鍵通路之一）的藥物是否可能促進(jìn)肺部再生。