Lsm2 基因：慢性阻塞性肺疾病治疗的新希望

为探究 Lsm2 在慢性阻塞性肺疾病（COPD）中的作用，研究人员开展相关研究，发现敲除 Lsm2 会加重 COPD 进展，为 COPD 治疗提供新方向。

　　# 探寻慢性阻塞性肺疾病治疗新靶点：Lsm2 基因的关键作用
在呼吸系统疾病的领域中，慢性阻塞性肺疾病（Chronic obstructive pulmonary disease，COPD）是一位 “顽固的敌人”。它以持续的呼吸症状如呼吸困难、咳嗽、咳痰为特征，严重影响着患者的生活质量。COPD 的发病机制十分复杂，涉及遗传易感性和环境因素的相互作用，而吸烟是其常见诱因。

在 COPD 的发展过程中，气道上皮细胞起着关键作用。其中，Club 细胞（一种以 Scgb1a1⁺为标记的非纤毛分泌细胞）和纤毛上皮细胞尤为重要。Club 细胞具有自我更新能力，能分泌抗炎和免疫调节蛋白，在气道修复中发挥关键作用。而纤毛上皮细胞占气道上皮细胞的至少 50%，主要负责气道黏液的清除。然而，在 COPD 患者中，这两种细胞都受到了影响：Club 细胞受损，导致其分泌的 Club 细胞 10kDa 分泌蛋白（CC10）减少，且 CC10 水平与 COPD 严重程度呈负相关；纤毛上皮细胞出现结构变化，如纤毛缩短、摆动频率降低，但其功能障碍的机制尚不清楚。

同时，Lsm2 基因作为 RNA 代谢信号通路中的重要一员，虽然此前研究发现它与多种癌症的发生和预后相关，但它在 COPD 中的作用却一直是个谜。为了解开这个谜团，来自复旦大学附属中山医院、上海传染病与生物安全研究所等多家机构的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Respiratory Research》上，为 COPD 的治疗带来了新的希望。

研究人员在本次研究中，主要运用了以下几种关键技术方法：

1. 构建动物模型：构建了肺特异性和 Club 细胞特异性 Lsm2 基因敲除小鼠模型，通过让这些小鼠暴露于香烟烟雾中，模拟人类 COPD 的发病环境。
2. 测序技术：进行 RNA 测序和单细胞 RNA 测序，从基因层面分析 Lsm2 基因对 COPD 发病机制的影响。
3. 免疫相关技术：利用多重免疫组化（mIHC）、免疫组化（IHC）、酶联免疫吸附测定（ELISA）、免疫荧光（IF）等技术，检测相关蛋白的表达和细胞因子的水平。
4. 显微镜技术：运用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察细胞和组织的微观结构变化。

研究结果

1. 香烟烟雾增强 Lsm2 表达：研究人员通过分析 GEO 数据库中健康个体和 COPD 患者的肺组织样本，发现 COPD 患者肺组织中 LSM2 表达显著高于健康个体。在小鼠实验中，暴露于香烟烟雾 3 个月的小鼠，其 Lsm2 基因和蛋白表达水平均增加。体外实验中，用香烟烟雾提取物（CSE）刺激 16HBE 细胞，Lsm2 基因表达呈浓度和时间依赖性增加，敲低 Lsm2 会显著降低细胞活力，且细胞周期也发生明显变化，S 期细胞比例增加123。
2. 肺特异性 Lsm2 基因敲除加重香烟烟雾诱导的肺损伤和炎症：研究人员构建了肺特异性 Lsm2 基因敲除小鼠模型，并让其暴露于香烟烟雾中 3 个月。HE 染色结果显示，与对照组相比，肺特异性 Lsm2 基因敲除且暴露于香烟烟雾的小鼠（Lsm2^-/-CS 组）肺炎症和损伤更严重，肺损伤评分和平均肺泡间隔厚度（MAST）增加。ELISA 检测发现，Lsm2 基因敲除导致香烟烟雾诱导的 TNF-α、CXCL15 和 IL-6 分泌进一步增加456。
3. Club 细胞特异性 Lsm2 基因敲除加重香烟烟雾诱导的肺损伤：mIHC 染色发现，LSM2 主要在 Club 细胞中表达，且香烟烟雾暴露会增加 Club 细胞中 Lsm2 的表达。构建 Club 细胞特异性 Lsm2 基因敲除小鼠模型并暴露于香烟烟雾后，IHC 染色证实基因敲除有效。HE 染色显示，Lsm2^ΔScgb1a1CS 组小鼠肺组织损伤更严重，炎症细胞浸润增多，气道上皮变薄且不连续，肺损伤评分和 MAST 显著高于对照组789。
4. Club 细胞特异性 Lsm2 基因敲除诱导纤毛上皮细胞缺陷：RNA 测序分析发现，与 WT_CS 组相比，Lsm2^ΔScgb1a1CS 组中与纤毛上皮细胞组成和功能相关的基因表达下调。电子显微镜观察和纤毛上皮细胞摆动频率评估结果显示，Club 细胞特异性 Lsm2 基因敲除会加剧香烟烟雾诱导的纤毛缩短，但不影响纤毛结构，且该组纤毛上皮细胞数量减少101112。
5. Club 细胞特异性 Lsm2 基因敲除调节细胞组成：通过对四组小鼠肺组织进行单细胞测序分析，发现香烟烟雾暴露会增加 Club 细胞数量和比例，而 Club 细胞特异性 Lsm2 基因敲除则显著减少 Club 细胞和纤毛上皮细胞的数量和比例。即使去除免疫细胞 CD45⁺细胞的干扰，仍能证明敲除 Lsm2 基因会减少 Club 细胞和纤毛上皮细胞的数量131415。
6. Chia1⁺/Crb1⁺Club 细胞在向纤毛上皮细胞转分化中的意义：对气道上皮细胞重新聚类分析发现，Club 细胞特异性 Lsm2 基因敲除会导致气道上皮细胞发生显著改变。伪时间细胞轨迹分析表明，Club 细胞簇 7（Chia1⁺/Crb1⁺细胞）在向纤毛上皮细胞转分化过程中，Lsm2 基因敲除组与野生型组存在显著差异，敲除组该细胞簇数量减少，且更多向 Cell fate 2 分支分化，而这一过程可能与上皮细胞增殖相关161718。

研究结论与意义

综合上述研究结果，研究人员发现 Lsm2 主要在 Club 细胞中表达，香烟烟雾暴露会增加其表达。敲低 Lsm2 会阻碍 Club 细胞增殖，Club 细胞特异性敲除 Lsm2 会减少 Club 细胞数量，尤其是 Chia1⁺/Crb1⁺的 Club 细胞，进而导致纤毛上皮细胞数量减少，使肺部对香烟烟雾更加敏感，加速 COPD 的进展。

这项研究首次揭示了 Lsm2 在 COPD 中的重要作用，为深入理解 COPD 的发病机制提供了新的视角。同时，Lsm2 有望成为 COPD 治疗的潜在靶点，为开发新的治疗策略提供了理论依据，为 COPD 患者带来了新的希望。但目前研究仍存在一些局限性，未来还需要进一步深入研究 Lsm2 的具体作用机制，以及如何通过调节 Lsm2 来更有效地治疗 COPD。