谱系追踪特殊肺细胞的早期形成

胎儿信号通路可能为治疗肺损伤提供潜在靶点。

　　

特殊的肺细胞出现在胎儿发育过程中的时间比科学家先前认为的要早得多。一项新的动物研究报告了肺泡细胞（肺中发生气体交换的小隔间）是如何在出生前很早就开始发挥其特殊作用的。研究人员说，研究在这种生物事件中活跃的胎儿信号通路可能为早产儿和其他肺损伤引起的肺疾病提供治疗机会。

来自费城儿童医院和宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的研究小组主要关注呼吸的基本功能——在被称为肺泡1型和2型细胞的关键细胞内氧气和二氧化碳的交换。

同一研究小组先前在小鼠和人类的肺部发现了一种新的细胞系，他们称之为肺泡上皮祖细胞。该研究采用单细胞RNA测序分析、蛋白表达研究和新的谱系追踪工具，揭示了胎鼠模型早期肺部形成的细节，相关工作发表在PNAS杂志上。

“该细胞在肺发育早期就开始出现，并在胎儿整个妊娠期逐渐播撒未成熟的肺泡，”该文章的第一作者，费城儿童医院的儿科心脏病专家，宾夕法尼亚大学肺生物学中心和心血管研究所的成员，David B. Frank博士说。

Frank是这项研究的共同领导者，与宾夕法尼亚大学肺生物学中心主任Edward E. Morrisey博士和宾夕法尼亚大学心血管医学助理教授Rajan Jain博士合作。

研究人员有兴趣破译细胞如何形成其身份的基本原理——也就是说，为什么一个细胞变成肺细胞而不是心脏细胞。特别是，了解肺的形成非常重要，因为许多早产儿的器官发育不良。“我们发现，肺细胞初始命运比预期的要早得多，这是向开发新疗法迈出的关键一步。”Jain说。

肺泡细胞在小鼠和人身上都有相似的特征：相似的潜在基因、蛋白质和信号系统，因此当前研究在小鼠上发现的生物学机制被认为可以关联到这些细胞在人类中是怎么行使功能的，尽管后续研究需要进一步研究这些机制。

目前的研究发现，当发育胚胎中的细胞开始分离并分化成特殊结构，如气道和肺泡时，肺泡细胞的规格开始与早期的肺形成同时进行。许多肺细胞都进行自己的“细胞命运”转变，它们在分支形态形成过程中的特殊作用，在形成囊状结构变成肺泡之前发生。

“这些特殊肺泡细胞的早期存在可能是少数极早产儿即使肺发育不全也能存活的原因，”Frank说。他补充说，由于在极早产儿中，除肺系统外的许多其他器官系统仍然不发达，因此在这种情况下发病率和死亡率仍然很高。

研究小组计划进一步探索他们的发现如何最终有助于未来的治疗。更好地了解肺发育可能会获得再生医学的潜在工具，可能可以通过操纵关键信号通路或新的祖细胞靶点，在早产或获得性肺病损伤后生长新的肺组织。

原文检索：Early lineage specification defines alveolar epithelial ontogeny in the murine lung, PNAS

（生物通：伍松）