根據(jù)賓夕法尼亞大學佩雷爾曼醫(yī)學院的一項新研究，研究人員已經(jīng)確定了一種能夠修復器官氣體交換室的肺干細胞。y從小鼠和人的肺中分離并表征這些祖細胞，并證明它們是修復嚴重流感和其他呼吸系統(tǒng)疾病損傷的肺組織所必需的。
這項由細胞和發(fā)育生物學教授愛德華莫里西博士領(lǐng)導的研究發(fā)表在本周的《自然》雜志上。莫里西還是賓夕法尼亞大學肺病生物學中心主任和再生醫(yī)學研究所的科學主任?；蛘叻蜗到y(tǒng)的發(fā)育是陸地生命的進化適應。對于陸地生存來說，肺在大多數(shù)大型動物中是必不可少的。它們復雜的結(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，這是肺部的微小壁龕，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微結(jié)構(gòu)，我們一直在繪制肺泡中不同類型細胞的圖譜。了解細胞間的相互作用應該有助于我們發(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胞行為的上皮細胞，在慢性阻塞性肺疾病(COPD)等疾病嚴重受損后，可能會導致流感感染或恢復正常呼吸功能。雖然有些器官，如腸道，通過常駐干細胞譜系的活動，每五天翻轉(zhuǎn)一次整個上皮內(nèi)層，但肺等器官的轉(zhuǎn)化速度非常慢，含有干細胞，只有在受傷時才能再生。受損組織。
研究小組確定了一個肺泡上皮祖細胞譜系(AEP)，它包含在一個更大的細胞群中，稱為肺泡2型細胞或AT2。這些細胞產(chǎn)生肺表面活性物質(zhì)(濕潤劑)，這樣每次呼吸時肺就不會塌陷。共同第一作者、Morrisey博士后研究員Will Zacharias醫(yī)學博士說：“AEPs是肺中穩(wěn)定的血管，其轉(zhuǎn)化非常緩慢，但在損傷后迅速擴張，以再生肺泡內(nèi)層并恢復氣體交換。實驗室。費城兒童醫(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展示了其獨特的基因組并包含獨特的表觀遺傳特征。莫里西實驗室使用從小鼠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，該團隊后來成為大衛(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是進化上保守的肺泡祖細胞，這代表了人類肺再生策略的一個新靶點。該團隊通過外科醫(yī)學副教授愛德華坎圖(Edward Cantu)領(lǐng)導的肺移植項目獲得了300多個肺。在他們的下一項研究中，該團隊旨在調(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增加的位置和時間。
鑒于當前流感季節(jié)的嚴重性，這些研究為如何再生人類肺提供了新的見解，并確定了對肺再生至關(guān)重要的新的遺傳和表觀遺傳途徑。該團隊現(xiàn)在正在探索這些分子途徑中的哪一種可以促進小鼠和人類肺部的AEP功能，包括用于激活Fgf信號(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肺再生。“我們對這一新發(fā)現(xiàn)感到非常興奮，”支持這項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?！盎A(chǔ)研究是促進我們了解肺再生的基本步驟。此外，NHLBI對從基礎(chǔ)科學到轉(zhuǎn)化科學的研究人員的支持有助于促進合作，并使該領(lǐng)域更接近急慢性肺部疾病的再生策略?！辟e夕法尼亞大學的Jarod A. Zepp、Michael P. Morley、Farrah Alkhaleel、Jun Kong和Su Zhou都是合著者。
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