根据宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的一项新研究，研究人员已经确定了一种能够修复器官气体交换室的肺干细胞。y从小鼠和人的肺中分离并表征这些祖细胞，并证明它们是修复严重流感和其他呼吸系统疾病损伤的肺组织所必需的。
这项由细胞和发育生物学教授爱德华莫里西博士领导的研究发表在本周的《自然》杂志上。莫里西还是宾夕法尼亚大学肺病生物学中心主任和再生医学研究所的科学主任。或者肺系统的发育是陆地生命的进化适应。对于陆地生存来说，肺在大多数大型动物中是必不可少的。它们复杂的结构部分取决于它们与心血管系统的整合，这使得它们成为从再生医学角度研究的有趣且困难的器官。此外，肺病是世界上主要的死亡原因之一，仅次于心血管疾病和癌症。
莫里西说：“更好地了解肺再生最重要的地方之一是肺泡，即肺部的微小壁龛，血液在这里吸收氧气并呼出二氧化碳。“为了更好地理解这些细微结构，我们一直在绘制肺泡中不同类型细胞的图谱。了解细胞间的相互作用应该有助于我们发现新的参与者和分子途径，以便为未来的治疗做准备。”《自然》杂志研究发现，这条线上的肺气体交换肺泡表面是干细胞行为的上皮细胞，在慢性阻塞性肺疾病(COPD)等疾病严重受损后，可能会导致流感感染或恢复正常呼吸功能。虽然有些器官，如肠道，通过常驻干细胞谱系的活动，每五天翻转一次整个上皮内层，但肺等器官的转化速度非常慢，含有干细胞，只有在受伤时才能再生。受损组织。
研究小组确定了一个肺泡上皮祖细胞谱系(AEP)，它包含在一个更大的细胞群中，称为肺泡2型细胞或AT2。这些细胞产生肺表面活性物质(湿润剂)，这样每次呼吸时肺就不会塌陷。共同第一作者、Morrisey博士后研究员Will Zacharias医学博士说：“AEPs是肺中稳定的血管，其转化非常缓慢，但在损伤后迅速扩张，以再生肺泡内层并恢复气体交换。实验室。费城儿童医院的儿科心脏病专家大卫弗兰克博士是另一位合著者。
AEP展示了其独特的基因组，并包含独特的表观遗传特征。莫里西实验室使用从小鼠AEP获得的基因组信息来鉴定一种叫做TM4SF1的保守细胞表面蛋白，该蛋白可用于从人类肺中分离AEP。利用这种分离老鼠和人类AEP的能力，该团队后来成为大卫弗兰克的三维肺器官。Morrisey说：“从我们的器官培养系统中，我们可以证明AEPs是进化上保守的肺泡祖细胞，这代表了人类肺再生策略的一个新靶点。该团队通过外科医学副教授爱德华坎图(Edward Cantu)领导的肺移植项目获得了300多个肺。在他们的下一项研究中，该团队旨在调查流感和其他肺部疾病模型损伤的肺组织，以确定急性肺损伤或更多慢性疾病中AEP增加的位置和时间。
鉴于当前流感季节的严重性，这些研究为如何再生人类肺提供了新的见解，并确定了对肺再生至关重要的新的遗传和表观遗传途径。该团队现在正在探索这些分子途径中的哪一种可以促进小鼠和人类肺部的AEP功能，包括用于激活Fgf信号(小鼠和人类AEP中的关键保守途径之一)的药物是否可以促进肺再生。“我们对这一新发现感到非常兴奋，”支持这项研究的美国国家心肺血液研究所肺部疾病部主任詹姆斯p凯利博士说。“基础研究是促进我们了解肺再生的基本步骤。此外，NHLBI对从基础科学到转化科学的研究人员的支持有助于促进合作，并使该领域更接近急慢性肺部疾病的再生策略。”宾夕法尼亚大学的Jarod A. Zepp、Michael P. Morley、Farrah Alkhaleel、Jun Kong和Su Zhou都是合著者。
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