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新发现的干细胞有助于急性损伤后再生肺组织

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修复器官气体交换隔室的肺干细胞。他们从小鼠和人肺中分离和表征了这些祖细胞,并证明它们对于修复受严重流感和其他呼吸系统疾病损害的肺组织至关重要。

这项以细胞与发育生物学教授Edward E. Morrisey博士为首的研究成果发表在本周的“自然”杂志上。Morrisey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科学主任。

肺或肺系统的发展是对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,使它们成为一个有趣而又困难的器官,从再生医学的角度来研究。此外,肺病是世界上死亡的主要原因之一,仅次于心血管疾病和癌症。

“更好地了解肺部再生的最重要的地方之一是肺泡,肺部的微小壁龛,血液吸收氧气,呼出二氧化碳,”Morrisey说。“为了更好地理解这些微妙的结构,我们一直在绘制肺泡内不同类型的细胞。了解细胞 - 细胞相互作用应该有助于我们发现新的参与者和分子途径,以便为未来的治疗目标。“

Nature研究检查了肺气体交换肺泡表面的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病(COPD)等疾病引起的严重损伤后恢复正常的呼吸功能。虽然一些器官,例如肠道,通过驻留干细胞谱系的活动每隔五天翻转整个上皮衬里,但肺等器官表现出非常缓慢的转换并且含有仅在受伤时再生的干细胞。受损的组织。

研究小组确定了肺泡上皮祖细胞(AEP)谱系,该谱系包含在更大的细胞群中,称为肺泡2型细胞或AT2。这些细胞产生肺表面活性剂(润湿剂),使每次呼吸时肺部不会塌陷。“AEPs在肺部是一个稳定的血管并且转换非常缓慢,但在受伤后迅速扩张以再生肺泡内层并恢复气体交换,”共同第一作者Will Zacharias博士说,他是Morrisey博士后的博士后研究员。实验室。费城儿童医院儿科心脏病专家David B. Frank博士是另一位共同第一作者。

AEP展示了自己独特的基因组,并包含独特的表观遗传特征。Morrisey实验室使用从小鼠AEP获得的基因组信息来鉴定称为TM4SF1的保守细胞表面蛋白,其可用于从人肺中分离AEP。利用这种能力分离小鼠和人类AEP,该团队随后生成了David B. Frank三维肺类器官。“从我们的器官培养系统中,我们能够证明AEPs是一种进化上保守的肺泡祖细胞,代表了人类肺再生策略的新靶点,”Morrisey说。

该团队通过由外科医学副教授Edward Cantu医学领导的肺移植项目获得了300多个肺部。对于他们的下一项研究,该团队旨在研究流感损伤的肺组织以及其他肺病模型,以确定AEP在急性肺损伤或更多慢性疾病状态下的增加位置和时间。

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型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一种可以促进小鼠和人肺中的AEP功能,包括了解用于激活Fgf信号传导的药物(小鼠和人类AEP中保守的关键途径之一)是否可以促进肺再生。

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