综述:促进肺泡再生的认识:全球研究趋势、主题演变和新兴前沿

【字体: 时间:2025年10月02日 来源:Regenerative Therapy 3.5

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  本综述首次对肺泡再生领域50年发展进行全面文献计量分析,系统揭示了该领域从基础机制探索向临床转化应用演进的研究轨迹。研究通过分析1564篇文献,识别了干细胞(如AT2细胞)、细胞外囊泡(EVs)、信号通路(Wnt/β-catenin)等关键研究方向,为呼吸系统疾病(如ARDS、IPF、COVID-19后肺损伤)的再生治疗提供了重要参考框架和未来发展方向。

研究背景与意义
肺部疾病构成全球重大公共卫生负担,慢性呼吸系统疾病已成为第三大死因。尽管现代医学在疾病管理方面取得显著进展,但大多数肺病仍缺乏根治性治疗手段。由于成人肺组织再生能力有限,理解肺组织修复机制并开发促进再生的治疗策略已成为呼吸医学的重要研究方向。
发展历程与阶段演变
肺泡再生研究的发展可追溯至1970年代,其演进过程可分为三个鲜明阶段:1974-1999年为基础探索期,研究内容分散且发文量低;2000-2011年为领域形成期,干细胞与再生医学的进展推动研究系统化发展;2012年至今为快速增长期,特别是COVID-19大流行后相关研究显著增加,推动该领域进入呼吸系统研究前沿。
全球研究格局与影响力
美国在该领域保持绝对主导地位,发文量601篇,总引用次数达32,172次。中国虽发文量排名第二(301篇),但平均引用次数(19.61)显著低于其他发达国家,研究影响力仍需提升。意大利和加拿大虽然发文量较低,但平均引用次数分别达到53.95和47.51,显示研究质量较高。
机构分析显示,美国大学占据绝对主导地位,前十机构中有七个来自美国。哈佛大学以3,954次引用领先,宾夕法尼亚大学以45篇发文量居首。德国的吉森大学和德国肺研究中心以及中国的上海交通大学也位列前十,反映欧洲和亚洲研究力量的崛起。
核心期刊与知识基础
《美国呼吸与危重症医学杂志》影响因子最高(19.3),而《美国生理学-肺细胞与分子生理学杂志》虽影响因子较低(3.7),但被引次数最高(2,455次),表明其在基础研究中的重要地位。被引期刊分析显示,肺泡再生研究高度依赖权威期刊的理论支持和方法借鉴,反映该领域的学科交叉融合和基础研究导向。
关键研究者与开创性研究
Edward E. Morrisey以21篇发文量和1,462次引用位居作者首位,H指数为14。C. E. Barkauskas以283次共被引成为最具影响力的被引作者。共被引分析显示,Barkauskas等(2013)的研究具有最高被引次数(250次)和最强引用爆发力(强度=32.44),该研究证实肺泡Ⅱ型上皮细胞(AT2细胞)具有自我更新能力并能分化为肺泡Ⅰ型细胞,确立了AT2细胞作为肺泡区主要内源性干细胞地位。
研究热点与主题集群
关键词分析揭示了六大研究集群:干细胞与再生医学应用、急性肺损伤与纤维化、COVID-19相关研究、慢性肺病修复、细胞行为与分子机制、肺切除后再生。这些集群相互关联,共同勾勒出肺泡再生研究从基础机制探索到疾病模型应用,再到细胞与外囊泡治疗前景的完整发展轨迹。
爆发词分析显示,2020-2024年间,治疗、基质细胞、祖细胞、肺损伤、β-连环蛋白、抑制、细胞外囊泡、再生医学、发病机制、自我更新、祖细胞、肺纤维化、促进和稳态等关键词呈现显著爆发趋势,反映研究焦点从单一损伤机制研究向细胞调控、信号干预和细胞/无细胞治疗方法的多维探索演进。
机制深入:细胞与分子基础
研究表明,表达表面活性蛋白C(SFTPC)的肺泡Ⅱ型上皮细胞(AEC2s)能够长期自我更新并分化为Ⅰ型上皮细胞,表现出典型的长效干细胞特性。当大量AEC2s被特异性消除后,存活的单个细胞能够快速进行克隆扩张和广泛分散。进一步的三维培养实验表明,单个标记的AEC2s能够形成包含自我更新和分化能力的"肺泡球",这种生长和分化依赖于与PDGFRα+基质细胞的共培养支持,表明局部间充质细胞可能构成肺泡干细胞微环境的重要组成部分。
同时,针对肺上皮干细胞区域异质性的研究分离鉴定了位于细支气管-肺泡管连接处的支气管肺泡干细胞(BASCs)。这类细胞群表现出对细支气管和肺泡区损伤的抗性,并在损伤修复过程中显著扩增。
新兴技术:类器官与精准医疗
肺类器官技术的发展为肺再生研究提供了革命性实验平台。研究人员通过人多能干细胞或成体肺干细胞成功建立了三维肺类器官模型,这些类器官能够重现肺泡和气道的关键结构特征和功能。科学家们已能够从患者特异性诱导多能干细胞构建个体化肺类器官,为研究遗传性肺病如囊性纤维化和特发性肺纤维化提供了独特模型系统。
在临床转化应用中,肺类器官技术正在推动个体化治疗策略的发展。研究人员建立了高通量药物筛选平台,利用患者特异性肺类器官评估不同治疗方案疗效。例如,通过囊性纤维化患者的肺类器官成功预测了对CFTR调节剂的治疗反应,为个体化用药提供了证据。
微环境调控与信号通路
微环境研究逐渐受到重视,"基质细胞"作为2020-2024年的爆发词反映了科学界对细胞微环境重要性的认识提升。这一研究方向的兴起源于对"AT2细胞生态位"概念的认可——PDGFRα+基质细胞通过分泌Wnt配体、FGF因子等分子支持AT2细胞功能。
Wnt/β-catenin信号通路在祖细胞调控和疾病进展中的作用逐渐成为研究焦点。"β连环蛋白"和"抑制"同时成为爆发词表明,针对信号通路的治疗策略正成为研究重点。
疾病背景:纤维化与再生失败
"肺纤维化"成为2020-2024年的爆发词,而特发性肺纤维化(IPF)出现在多个关键词集群中,反映了该疾病作为研究再生失败机制模型的重要性。文献共被引分析表明,IPF相关研究广泛引用了关于AT2细胞功能障碍和上皮-间质转化的基础研究。
这种引用模式揭示科学界已认识到IPF的本质是再生机制失调——AT2细胞衰老、线粒体功能障碍和异常TGF-β信号激活共同导致纤维化取代正常再生。
治疗策略:从细胞治疗到无细胞干预
间充质干细胞来源的外囊泡(MSC-EVs)已成为研究热点,主要因为它们克服了细胞治疗的局限性——避免移植排斥和细胞存活问题。文献分析表明,MSC-EVs携带的miRNA-21、miRNA-146a等分子能够调节多个肺损伤修复过程,这解释了为什么"治疗"和"再生医学"同时成为爆发词。
跨学科引用模式分析显示,外囊泡研究呈现从分子/生物学/免疫学向医学/医疗/临床领域的显著引用流动,表明该技术正在快速向临床翻译推进。
创新技术:光生物调节治疗
关键词聚类分析将光生物调节治疗(PBMT)确定为独立研究方向。虽然其发文量相对较低,但引用增长率高,反映了该领域对创新治疗方法的持续探索。PBMT通过激活线粒体功能和调节免疫反应促进再生。
时间线分析显示,PBMT研究自2018年以来快速增长,与发光二极管技术的成熟和COVID-19大流行后对无创治疗需求增加相关。国际合作网络表明,该技术主要由巴西、意大利等国家的研究人员推动,并正在向美国和中国等主要研究力量扩展。
未来方向与挑战
基于文献计量分析和关键爆发词分析,肺泡再生研究正处于快速发展的关键转折点,未来方向主要聚焦以下几个关键领域:从机制探索向临床翻译推进;个体化精准医疗策略开发;新兴技术的整合应用;针对重点疾病的精准研究;跨学科合作模式创新。
当前研究空白和机遇包括:肺损伤后内源性修复机制的系统分析;细胞外基质在组织再生中的动态调控作用;免疫微环境在急慢性肺损伤修复中的精确调节;干细胞衍生物(如外囊泡)的标准化制备和质量控制。
结论
通过系统分析1974-2024年间1564篇肺泡再生相关出版物,本研究首次呈现了该领域50年发展的全面概览。研究发现肺泡再生领域经历了从基础探索到快速发展的三个阶段,特别是在2020年COVID-19大流行后呈现爆发式增长。该领域形成了以干细胞生物学基础研究向临床应用翻译的演进趋势,外囊泡、祖细胞自我更新和再生医学成为当前研究前沿。通过多学科整合、新技术应用和临床需求导向,未来有望实现重大突破,为肺病患者带来新的治疗希望。

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