Nature子刊：模拟肺部结构和功能的类器官问世

　　

生物通报道  古人云：吹呴呼吸，吐旧纳新。呼吸，这个稀疏平常的动作，在大多数人看来是理所当然的，但对于患有呼吸系统疾病的人来说，那可是无时不在的痛。几十年来，科学家一直在想方设法重现肺组织的复杂性，以便更好地了解肺部疾病。

最近，哥伦比亚大学医学中心的研究团队报道了一种新的肺部类器官，这种微小的3D结构来源于人多能干细胞，可以模拟肺部功能。研究人员利用类器官在体外生成人类肺部疾病模型，有望提升我们对呼吸系统疾病的了解。这项成果发表在《Nature Cell Biology》上。

类器官（organoids）是含有多种细胞类型的3D结构，在外观和功能上都与完整尺寸的器官相似。研究人员通过在培养皿中培育器官，希望能开发出人类疾病的更好模型，并寻找新的方式来检测药物，让损伤组织再生。

在这项研究中，哥伦比亚大学的Hans-Willem Snoeck教授及其同事利用人多能干细胞生成了肺部的类器官，这是第一个包含分支气道和肺泡结构的培养物，与人类肺组织相似。表达分析和结构特征表明，分支结构达到了人类妊娠的中期。为了证明其功能，研究人员用呼吸道合胞病毒（RSV）感染类器官，导致小气道阻塞和细支气管炎，这与肺部观察到的现象一致。

呼吸道合胞病毒是婴儿下呼吸道感染的主要原因，目前还没有疫苗，也没有有效的抗病毒疗法。其他的实验表明，在携带与肺纤维化相关的基因突变时，类器官的反应也与人类肺组织相似。

研究人员引入了HPS1的突变，这个突变引起了早发形式的肺纤维化。他们发现细胞外基质和间充质细胞的积累，表明类器官有望在体外重现纤维化肺部疾病。“类器官有望重现肺部发育，并为肺部疾病提供一个有用的模型，”作者指出。

特发性肺纤维化是一种严重的肺部疾病，目前还没有有效的治疗手段，只能进行肺部移植。它的起因是正常的肺泡组织损伤后经过异常修复而导致结构异常（疤痕形成）。通常，诊断后的平均生存期仅为2.8年。

“通过人多能干细胞或基因组编辑的胚胎干细胞产生的类器官，也许是深入了解这些疾病的发病机理的最好方法，”Snoeck博士总结道。（生物通 薄荷）

原文检索

A three-dimensional model of human lung development and disease from pluripotent stem cells

Nature Cell Biology (2017) doi:10.1038/ncb3510