Nature子刊：肺特異性間充質的衍生和研究

間充質干細胞是特征明確的一類成人干細胞。它們有發育為成熟細胞的潛在能力而產生脂肪、軟骨、骨骼和肌肉。這些特性與它們發育中的可塑性共同作用，使人們對用間充質干細胞來替換受損組織的潛在能力產生了極大的興趣，胚胎肺臟被認定是間充質干細胞的豐富來源，并且研究表明間充質干細胞除了它們的間充質分化清能外，還可以分化成神經細胞。間充質干細胞可以提高人臍帶血源性CD34造血細胞在免疫缺陷小鼠的移植成活率。流式細胞分析表明胚肺間充質干細胞表達CD13，CD29，CD90，CD105，CD166和HLA-ABC。

圖源：百度百科

肺間充質細胞是肺獨特結構的關鍵組成部分，在疾病和損傷恢復中也起著重要作用，但對它們的生物學或它們如何引發肺纖維化等疾病的了解有限。雖然實驗模型有助于確定肺間質行為的一些調節因子，但對人類發育過程中如何確定肺間質的理解尚不清楚。

為了更好地理解這些過程，波士頓大學Chobanian & Avedisian醫學院的研究人員開發了一種基于體外誘導多能干細胞(iPSC)的模型系統，用于早期肺特異性間充質的衍生和研究，這對理解組織特異性間充質命運決定的基本機制和未來在再生醫學中的應用有潛在的好處。

“我們的研究對肺部疾病的研究有啟示意義，比如肺纖維化和肺間質疾病，這些疾病是由肺間質部分功能障礙引起的。這些疾病目前的治療選擇非常有限，我們希望我們的模型系統將提供新的工具來了解這些疾病的問題，并篩選更好的藥物，”通訊作者Darrell Kotton博士說，他是David C. Seldin醫學教授和BU/波士頓醫學中心再生醫學中心(CReM)主任。

研究人員使用了一個帶有iPSC系的實驗模型，該系攜帶肺間質特異性熒光報告基因，這意味著變成肺間質的細胞被綠色熒光標記。利用這個模型，他們測試了幾種生長因子和小分子來刺激在肺發育中起已知作用的途徑。他們發現，刺激視黃酸和刺猬信號通路(這兩種通路在胚胎發育中都起著重要作用)會導致綠色熒光細胞的最大百分比，這表明肺間質可能存在。然后，他們將這些細胞分離出來，并將其基因表達譜與實驗模型中胚胎肺的原代細胞進行比較，以確定這些細胞與原代肺間充質細胞的相似程度。最后，他們使用重組類器官系統來測試這些細胞是否真的能起到肺間質的作用。

“在實驗模型中，發育中的肺間質的一個重要作用是它們與鄰近上皮相互作用并向其發出信號的能力。我們發現我們的工程細胞可以重現一些信號相互作用，這表明它們具有功能能力，”第一作者Andrea Alber博士解釋說，他是Kotton實驗室的博士后研究員。

根據研究人員的說法，將工程肺間充質細胞與肺上皮細胞在培養皿中結合(所謂的“重組”)的研究部分特別令人興奮，因為這導致了類器官，活細胞在3D培養凝膠中組裝在一起，這有助于科學家了解細胞是如何組織和交流的?！拔覀儸F在正致力于應用這些類型的新類器官模型來更好地理解肺纖維化，”Alber補充說。

這些發現發表在《自然通訊》雜志的網絡版上。

文章參考：

Directed differentiation of mouse pluripotent stem cells into functional lung-specific mesenchyme