Nature：重磅！首次鑒定出肺泡上皮祖細(xì)胞，有望再生人肺組織

2018-03-07 來(lái)源：每日醫(yī)學(xué)資訊標(biāo)簽：掌上醫(yī)生喝茶減肥一天瘦一斤安全減肥 cps聯(lián)盟美容護(hù)膚

摘要：從進(jìn)化角度而言，肺部的產(chǎn)生是對(duì)陸地生活的適應(yīng)。為了在陸地上生存，肺部是大多數(shù)大型動(dòng)物所必需的。它的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，部分上是由它與心血管系統(tǒng)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(yī)學(xué)角度進(jìn)行研究的器官。

在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)佩雷爾曼醫(yī)學(xué)院的研究人員鑒定出一種修復(fù)肺泡（即肺部中的一種氣體交換區(qū)室）的肺祖細(xì)胞。他們分離出來(lái)自小鼠和人類肺部的這些祖細(xì)胞，描述了它們的特征，并且證實(shí)它們是嚴(yán)重流感和其他的呼吸系統(tǒng)疾病導(dǎo)致的肺組織損傷所必不可少的。相關(guān)研究結(jié)果于2018年2月28日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Regenerationofthelungalveolusbyanevolutionarilyconservedepithelialprogenitor”。論文通信作者為賓夕法尼亞大學(xué)細(xì)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(duì)陸地生活的適應(yīng)。為了在陸地上生存，肺部是大多數(shù)大型動(dòng)物所必需的。它的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，部分上是由它與心血管系統(tǒng)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(yī)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(jié)構(gòu)，我們一直在繪制肺泡中的不同類型的細(xì)胞。理解細(xì)胞-細(xì)胞相互作用應(yīng)當(dāng)有助于我們發(fā)現(xiàn)新的參與者和分子通路，從而為未來(lái)的治療提供靶標(biāo)。”

這項(xiàng)研究探究了肺泡表面上的上皮細(xì)胞是否具有干細(xì)胞行為，這種干細(xì)胞行為有可能在流感感染引起的嚴(yán)重?fù)p傷后或者在諸如慢性阻塞性肺疾?。–OPD）等疾病中恢復(fù)正常的呼吸功能。盡管諸如腸道之類的一些器官通過駐留的干細(xì)胞每五天就更換整個(gè)腸道上皮內(nèi)壁，但是諸如肺部之類的器官表現(xiàn)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(xì)胞。

Morrisey團(tuán)隊(duì)鑒定出一種肺泡上皮祖細(xì)胞（alveolarepithelialprogenitor,AEP），其中AEP混跡于更大的被稱作2型肺泡細(xì)胞（alveolartype2cell,AT2細(xì)胞）的細(xì)胞群體中。這些細(xì)胞產(chǎn)生肺表面活性物質(zhì)（潤(rùn)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(yàn)室博士后研究員WillZacharias博士說(shuō)，“AEP是肺部中的一種穩(wěn)定的細(xì)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(nèi)壁和恢復(fù)氣體交換。”另一名論文共同作者為美國(guó)費(fèi)城兒童醫(yī)院兒科心臟病專家DavidB.Frank博士。

AEP展現(xiàn)出它們自己獨(dú)特的一組基因并且含有獨(dú)特的表觀遺傳標(biāo)記。Morrisey實(shí)驗(yàn)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作TM4SF1的細(xì)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(tuán)隊(duì)隨后培養(yǎng)出三維肺部類器官（lungorganoid）。Morrisey說(shuō)，“從我們的類器官培養(yǎng)系統(tǒng)中，我們能夠證實(shí)AEP是一種進(jìn)化上保守的肺泡祖細(xì)胞，它代表著人類肺部再生策略的一種新靶標(biāo)。”

在下一步的研究中，Morrisey團(tuán)隊(duì)旨在研究流感導(dǎo)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(duì)急性肺損傷或更多的慢性疾病狀態(tài)作出反應(yīng)而發(fā)生增殖。

鑒于當(dāng)前的流感嚴(yán)重程度，這項(xiàng)研究為人肺部再生提供了新的見解，并且為肺部再生提供新的重要的遺傳通路和表觀遺傳通路。Morrisey團(tuán)隊(duì)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(hào)（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。

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