新发现的干细胞有助于急性损伤后肺组织的再生

根据宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的一项新研究，研究人员发现了一种修复器官气体交换室的肺干细胞。他们从小鼠和人类的肺中分离并表征了这些祖细胞，并证明它们对于修复被严重流感和其他呼吸系统疾病损坏的肺组织是必不可少的。

细胞和发育生物学教授Edward E. Morrisey博士领导的研究成果发表在本周的《自然》杂志上。莫里西也是宾夕法尼亚大学肺病生物学中心的主任和再生医学研究所的科学主任。

或者说肺系统的发育是对陆地生命的进化适应。对于陆地生存来说，肺对大多数大型动物来说是必不可少的。它们复杂的结构部分取决于它们与心血管系统的整合，这使它们成为一个有趣而又困难的器官。我们应该从再生医学的角度来研究它们。此外，肺病是世界上导致死亡的主要原因之一，仅次于心血管疾病和癌症。

“更好地了解肺再生的最重要的地方之一是肺泡，肺的微小龛，血液吸收氧气和呼出二氧化碳，”莫里西说。“为了更好地理解这些微妙的结构，我们一直在绘制肺泡中不同类型的细胞。理解细胞间的相互作用应该有助于我们为未来的治疗目标发现新的参与者和分子途径。”

《自然》杂志研究了肺气体交换肺泡表面上皮细胞的干细胞行为。这些细胞可以在流感感染或慢性阻塞性肺疾病(COPD)引起的严重损伤后恢复正常的呼吸功能。虽然一些器官，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，但肺等器官显示出非常缓慢的转化，并含有只有在受伤时才能再生的干细胞。受损组织。

研究小组确定了肺泡上皮祖细胞(AEP)的谱系，它包含在一个更大的细胞群中，称为肺泡2型细胞或AT2。这些细胞产生肺部表面活性剂(湿润剂)，这样每次呼吸时肺部就不会塌陷。“AEPs是肺部的一个稳定的血管，它的转化非常缓慢，但它在受伤后会迅速扩张，以再生肺泡内层，恢复气体交换，”第一作者之一、Morrisey博士后研究员Will Zacharias博士说。实验室。费城儿童医院的儿科心脏病专家David B. Frank博士是另一位合著者。

AEP显示其独特的基因组，并包含独特的表观遗传特征。Morrisey实验室利用从小鼠AEP获得的基因组信息，确定了一种保守的细胞表面蛋白，称为TM4SF1，可用于从人类肺部分离AEP。利用这种能力将AEP从老鼠和人类中分离出来，该团队后来成为了大卫b弗兰克的三维肺器官。“从我们的器官培养系统中，我们可以证明AEPs是一种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目标，”Morrisey说。

该团队通过外科医学副教授Edward Cantu领导的肺移植项目获得了300多个肺。对于他们的下一项研究，该团队旨在研究流感以及其他肺部疾病模型破坏的肺组织，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。

考虑到当前流感季节的严重性，这些研究为人类肺再生提供了新的见解，并确定了对肺再生至关重要的新的遗传和表观遗传途径。该团队正在探索这些分子途径中的哪些可以促进小鼠和人类肺部的AEP功能，包括用于激活Fgf信号传导(小鼠和人类AEP中关键的保守途径之一)的药物是否可以促进肺部再生。

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