根據(jù)賓夕法尼亞大學(xué)佩雷爾曼醫(yī)學(xué)院的一項(xiàng)新研究，研究人員已經(jīng)確定了一種能夠修復(fù)器官氣體交換室的肺干細(xì)胞。y從小鼠和人的肺中分離并表征這些祖細(xì)胞，并證明它們是修復(fù)嚴(yán)重流感和其他呼吸系統(tǒng)疾病損傷的肺組織所必需的。
這項(xiàng)由細(xì)胞和發(fā)育生物學(xué)教授愛德華莫里西博士領(lǐng)導(dǎo)的研究發(fā)表在本周的《自然》雜志上。莫里西還是賓夕法尼亞大學(xué)肺病生物學(xué)中心主任和再生醫(yī)學(xué)研究所的科學(xué)主任?；蛘叻蜗到y(tǒng)的發(fā)育是陸地生命的進(jìn)化適應(yīng)。對(duì)于陸地生存來說，肺在大多數(shù)大型動(dòng)物中是必不可少的。它們復(fù)雜的結(jié)構(gòu)部分取決于它們與心血管系統(tǒng)的整合，這使得它們成為從再生醫(yī)學(xué)角度研究的有趣且困難的器官。此外，肺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。
莫里西說：“更好地了解肺再生最重要的地方之一是肺泡，即肺部的微小壁龕，血液在這里吸收氧氣并呼出二氧化碳。“為了更好地理解這些細(xì)微結(jié)構(gòu)，我們一直在繪制肺泡中不同類型細(xì)胞的圖譜。了解細(xì)胞間的相互作用應(yīng)該有助于我們發(fā)現(xiàn)新的參與者和分子途徑，以便為未來的治療做準(zhǔn)備?！薄蹲匀弧冯s志研究發(fā)現(xiàn)，這條線上的肺氣體交換肺泡表面是干細(xì)胞行為的上皮細(xì)胞，在慢性阻塞性肺疾病(COPD)等疾病嚴(yán)重受損后，可能會(huì)導(dǎo)致流感感染或恢復(fù)正常呼吸功能。雖然有些器官，如腸道，通過常駐干細(xì)胞譜系的活動(dòng)，每五天翻轉(zhuǎn)一次整個(gè)上皮內(nèi)層，但肺等器官的轉(zhuǎn)化速度非常慢，含有干細(xì)胞，只有在受傷時(shí)才能再生。受損組織。
研究小組確定了一個(gè)肺泡上皮祖細(xì)胞譜系(AEP)，它包含在一個(gè)更大的細(xì)胞群中，稱為肺泡2型細(xì)胞或AT2。這些細(xì)胞產(chǎn)生肺表面活性物質(zhì)(濕潤(rùn)劑)，這樣每次呼吸時(shí)肺就不會(huì)塌陷。共同第一作者、Morrisey博士后研究員Will Zacharias醫(yī)學(xué)博士說：“AEPs是肺中穩(wěn)定的血管，其轉(zhuǎn)化非常緩慢，但在損傷后迅速擴(kuò)張，以再生肺泡內(nèi)層并恢復(fù)氣體交換。實(shí)驗(yàn)室。費(fèi)城兒童醫(yī)院的兒科心臟病專家大衛(wèi)弗蘭克博士是另一位合著者。
AEP展示了其獨(dú)特的基因組，并包含獨(dú)特的表觀遺傳特征。莫里西實(shí)驗(yàn)室使用從小鼠AEP獲得的基因組信息來鑒定一種叫做TM4SF1的保守細(xì)胞表面蛋白，該蛋白可用于從人類肺中分離AEP。利用這種分離老鼠和人類AEP的能力，該團(tuán)隊(duì)后來成為大衛(wèi)弗蘭克的三維肺器官。Morrisey說：“從我們的器官培養(yǎng)系統(tǒng)中，我們可以證明AEPs是進(jìn)化上保守的肺泡祖細(xì)胞，這代表了人類肺再生策略的一個(gè)新靶點(diǎn)。該團(tuán)隊(duì)通過外科醫(yī)學(xué)副教授愛德華坎圖(Edward Cantu)領(lǐng)導(dǎo)的肺移植項(xiàng)目獲得了300多個(gè)肺。在他們的下一項(xiàng)研究中，該團(tuán)隊(duì)旨在調(diào)查流感和其他肺部疾病模型損傷的肺組織，以確定急性肺損傷或更多慢性疾病中AEP增加的位置和時(shí)間。
鑒于當(dāng)前流感季節(jié)的嚴(yán)重性，這些研究為如何再生人類肺提供了新的見解，并確定了對(duì)肺再生至關(guān)重要的新的遺傳和表觀遺傳途徑。該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正在探索這些分子途徑中的哪一種可以促進(jìn)小鼠和人類肺部的AEP功能，包括用于激活Fgf信號(hào)(小鼠和人類AEP中的關(guān)鍵保守途徑之一)的藥物是否可以促進(jìn)肺再生?！拔覀儗?duì)這一新發(fā)現(xiàn)感到非常興奮，”支持這項(xiàng)研究的美國國家心肺血液研究所肺部疾病部主任詹姆斯p凱利博士說。“基礎(chǔ)研究是促進(jìn)我們了解肺再生的基本步驟。此外，NHLBI對(duì)從基礎(chǔ)科學(xué)到轉(zhuǎn)化科學(xué)的研究人員的支持有助于促進(jìn)合作，并使該領(lǐng)域更接近急慢性肺部疾病的再生策略?！辟e夕法尼亞大學(xué)的Jarod A. Zepp、Michael P. Morley、Farrah Alkhaleel、Jun Kong和Su Zhou都是合著者。
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