这些肺细胞名为肺泡2型上皮细胞(AT2细胞)。
日本研究人员成功直接从小鼠组织中培育出肺细胞。这些肺细胞名为肺泡2型上皮细胞(AT2细胞)。
由名古屋大学的石井诚教授领导的研究团队,与庆应义塾大学的同事合作,在不使用干细胞技术的情况下完成了这一非凡壮举。
他们利用直接重编程技术,找到了一种更快、更安全地生成类AT2细胞的方法。有趣的是,这种类型的细胞形成方式“前所未有”。
石井教授表示:“在这项研究中,我们直接将小鼠的成纤维细胞重编程为类AT2细胞。我们现在旨在探索将这项技术应用于人类细胞,最终目标是利用患者自身的成纤维细胞开发安全的再生疗法。”
比其他方法更快捷
AT2细胞就像是肺部的“管家”。它们产生表面活性物质以保持肺泡开放,并作为祖细胞修复肺损伤。
但对于数百万患有间质性肺炎和慢性阻塞性肺疾病(COPD)等严重肺部疾病的患者来说,这些细胞的数量会减少或功能失常。
这导致患者治疗选择有限,预后情况严峻。
多年来,再生医学的承诺带来了希望。虽然诱导多能干细胞(iPSC)技术具有革命性,但生成AT2细胞大约需要一个月时间。此外还存在障碍:成本高昂,且有形成肿瘤和免疫排斥的风险。
在这项新进展中,研究人员将取自小鼠的普通结缔组织细胞(成纤维细胞)直接重编程为所需的肺细胞,完全绕过了对干细胞的需求。
石井说:“2006年诱导多能干细胞(iPSC)技术的出现使得在大约一个月内生成AT2细胞成为可能,但这种方法成本高昂,且存在肿瘤形成和免疫排斥的风险。”他补充道:“为了克服这些缺点,我们转而专注于直接重编程。直接重编程方法仅需7至10天就能产生类AT2细胞,且肿瘤风险更低,并具有自体使用的潜力。”
如何实现
研究人员首先筛选了14个与肺部发育相关的基因。
然后,他们通过测量AT2细胞标志物 —— 表面活性蛋白C(Sftpc)的表达水平,来确定最有效的重编程基因组合。
最终确定了一个仅包含四种基因(Nkx2-1、Foxa1、Foxa2 和 Gata6)的高效组合。
当将这些基因导入小鼠成纤维细胞培养物时,令人惊奇的事情发生了。
成纤维细胞在短短7至10天内被直接转化为iPULs(诱导肺上皮样细胞)—— 其功能类似于天然的AT2肺细胞。
与其他基于干细胞、至少需要一个月的方法相比,这代表了一项重大的加速。
而且这些iPULs不仅仅是权宜之计;它们货真价实。在仔细检查下,它们显示出AT2细胞特有的内部结构 —— 板层小体。它们的基因表达谱也与健康、天然的AT2细胞惊人地相似。
最终的考验是将这些iPULs移植到患有间质性肺炎的小鼠体内。
结果极具前景:移植42天后,这些细胞成功整合到肺组织中。
更令人鼓舞的是,其中一些细胞甚至转化成了在修复肺损伤中起关键作用的类AT1细胞(肺泡1型上皮细胞)。
这项日本的突破性研究,为通过更安全、更个性化的再生疗法治疗严重肺部疾病创造了新的可能性。
该研究成果已发表在《npj再生医学》期刊上。
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