探秘呼吸道上皮奥秘：鼻与支气管类器官免疫应答差异及疾病关联

为探究鼻上皮细胞（NEC）能否替代支气管上皮细胞（BEC），研究人员开展了配对人鼻和支气管上皮类器官特征及免疫应答比较的研究。结果发现鼻类器官（NO）和支气管类器官（BO）在结构、基因等方面有异同，对呼吸道合胞病毒（RSV）感染免疫应答不同。这有助于探索气道免疫机制和疾病病理。

　　在人体的呼吸道中，从鼻腔到支气管，上皮细胞就像忠诚的卫士，守护着我们的呼吸健康。然而，一直以来存在诸多谜团困扰着科研人员。获取支气管上皮细胞（BEC）用于研究的方法具有侵袭性，存在支气管痉挛、出血和感染等风险，且在儿童样本获取上存在实际和伦理难题。虽然鼻上皮细胞（NEC）获取相对容易，但它能否作为 BEC 的理想替代物仍不明确。此前研究对于二者基因表达模式和免疫应答的异同也未深入探究，已有的研究模型还不能完全模拟体内环境。在此背景下，四川大学华西第二医院的研究人员开展了一项意义重大的研究，相关成果发表在《Cell & Bioscience》。

研究人员为了深入了解鼻和支气管上皮细胞的奥秘，采用了多种关键技术方法。他们从 4 名患有疑似原发性纤毛运动障碍（PCD）但最终排除该疾病的儿童中获取样本，通过支气管镜收集支气管组织，同时采集配对的下鼻甲鼻拭子样本。利用酶消化等技术处理样本，成功构建了鼻类器官（NO）和支气管类器官（BO）。之后运用全外显子测序、RNA 测序、免疫荧光染色、呼吸道合胞病毒（RSV）感染实验以及细胞因子检测等技术，对类器官进行多方面分析。

下面来看具体的研究结果：

1. NO 和 BO 的建立与特征：研究人员成功建立了 4 对 NO 和 BO，二者在培养成功率、器官大小上无显著差异。但 NO 的纤毛摆动频率（CBF）显著低于 BO，且在显微镜下观察到它们都形成了中空球体结构。免疫组化分析显示，NO 和 BO 的组织学特征相似，细胞类型分布也具有可比性，表明它们能较好地模拟体内呼吸道上皮的特征。
2. 遗传和基因表达谱：全外显子测序发现 NO 和配对的 BO 有超 99% 的单核苷酸变异（SNV）重叠，RNA 测序则表明二者转录组有 95% 的重叠，但也存在差异表达基因。BO 中与免疫调节相关的基因表达较高，而 NO 中与上皮细胞增殖和蛋白质 O - 连接糖基化相关的基因表达更高。这说明 NO 和 BO 在功能上有所侧重，NO 更擅长上皮细胞的维持和分化，BO 则更倾向于免疫调节。
3. RSV 感染实验：用 RSV 感染 NO 和 BO 后发现，NO 中的 RSV - N 基因拷贝数在感染后显著高于 BO，尤其在感染 24 小时时差异明显。RNA 测序分析显示，感染后不同时间点，NO 和 BO 的基因表达变化不同，且二者的免疫应答也存在差异。例如，感染后 NO 中与纤毛运动相关的基因表达增加，而与免疫应答相关的基因在 BO 中表达更高。同时，在培养上清液中检测到的细胞因子水平也表明，NO 和 BO 对 RSV 感染的免疫反应存在差异。

研究结论和讨论部分意义重大。该研究成功建立并表征了 NO 和 BO，发现二者在形态和单核苷酸变异谱上具有相似性，但对 RSV 感染的免疫应答存在差异。NO 中 RSV 复制更活跃，免疫通路下调且促炎细胞因子水平升高。这一结果表明不同区域的呼吸道上皮细胞免疫应答不同，NO 和 BO 在探索气道免疫机制和疾病病理生理学方面具有互补作用，为研究呼吸道疾病和宿主 - 病原体相互作用提供了有价值的模型。这不仅有助于我们更深入地理解呼吸道疾病的发病机制，还可能为未来开发针对呼吸道疾病的新疗法提供重要线索。