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为探究肺发育、维持与修复机制，研究人员构建肺泡类器官（AOs），研究肺泡上皮细胞、niche 成纤维细胞与巨噬细胞互作。发现 AOs 可模拟肺组织炎症反应与上皮再生，为肺损伤建模及机制研究提供新模型。
呼吸系统疾病的治疗依赖于对肺修复机制的深入理解，而肺泡作为肺部气体交换的核心结构，其发育、损伤与修复过程涉及多种细胞间的复杂互作。目前，肺泡上皮细胞（如 Ⅰ 型肺泡细胞 AT1、Ⅱ 型肺泡细胞 AT2）与 niche 细胞（包括成纤维细胞、巨噬细胞等）在生理及病理状态下的动态调控机制尚未完全明晰，传统二维培养模型难以模拟体内微环境的复杂性，限制了对肺泡修复机制的研究。因此，构建能够真实反映肺泡结构与细胞互作的类器官模型，成为解析肺损伤与再生机制的关键。
韩国首尔天主教大学的研究人员开展了相关研究，他们成功开发了肺泡类器官（Alveolar Organoids, AOs）模型，通过模拟肺泡上皮细胞与 niche 细胞（如 PDGFRα+ 间充质细胞、脂肪成纤维细胞、肌成纤维细胞等）的互作，揭示了肺泡再生及炎症反应的调控机制。该研究成果发表在《Scientific Reports》，为肺疾病研究提供了新的工具与视角。
研究主要采用以下关键技术方法：从手术患者的人肺远端实质组织中分离单细胞，通过二维（2D）培养富集增殖细胞，随后将细胞嵌入基质胶（Matrigel）进行三维（3D）培养，使用特定分化培养基（含 FGF7、FGF10 等因子）诱导形成 AOs；利用免疫染色、蛋白质免疫印迹（Western blot）、流式细胞术（FACS）等技术对类器官的细胞组成与分子表达进行分析；通过博来霉素（BLM）、脂多糖（LPS）处理构建肺泡损伤模型，研究炎症反应。样本来源于 198 例手术患者的肺组织。
2D 至 3D 培养条件下人类 AOs 的生成与表征
研究通过优化培养条件，成功从人肺组织分离的单细胞中培养出 AOs。2D 培养时，细胞呈现典型 AT2 样细胞的立方体形貌，可形成克隆集落。在 3D 培养中，细胞嵌入 Matrigel 后经特定分化培养基诱导，形成包含 AT1 和 AT2 细胞的类器官，并具有空气腔结构。免疫染色与 Western blot 结果显示，AOs 表达 AT1（如 HTI-56、AQP5）和 AT2（如 pro-SPC、HTII-280）细胞特异性标记物，同时含有 PDGFRα+、FGF10 + 脂肪成纤维细胞及 GLI1 + 肌成纤维细胞等 niche 细胞。流式细胞术分析表明，不同供体来源的 AOs 细胞组成存在差异，但均呈现肺泡上皮细胞与 niche 细胞的协同分化模式。
肺泡上皮细胞与 niche 细胞对 AOs 形成能力的影响
通过分选 LysoTracker（LT）阳性的 AT2 细胞，对比分选与未分选细胞的类器官形成能力，发现未分选细胞培养的 AOs 中，niche 细胞标记物 FGF10 与 PDGFRα 的表达更为显著，且细胞间互作更紧密。分选后的 AT2 细胞虽能形成 AOs，但长期培养中类器官维持能力较差，提示 niche 细胞的存在对肺泡上皮细胞稳态维持及类器官成熟至关重要。未分选培养条件更有利于模拟体内肺泡组织的细胞组成与功能。
人类 AOs 的祖细胞维持能力
研究探讨了 AOs 的传代能力，发现尽管不同供体间类器官形成效率存在差异，但三次传代后的 AOs（3rd organoids）仍能维持 AT1 和 AT2 细胞的标记物表达，表明其具有稳定的祖细胞维持能力。然而，传代过程中类器官形成效率略有下降，且供体间差异与 niche 细胞标记物（如 GLI1、FGF10）的表达水平相关，提示 niche 细胞可能通过影响上皮细胞分化潜能，调控类器官的发育稳定性。
AOs 的先天性炎症反应
利用 BLM 和 LPS 诱导 AOs 的损伤模型，发现炎症刺激可激活肺泡巨噬细胞（AMs），表现为 CD206+、CD169 + 巨噬细胞数量增加，形态发生改变。同时，促炎细胞因子 IL-6、TNFα 及 IL-1β 表达上调，且 STAT1/2 信号通路激活，表明 AOs 能模拟人类肺组织的先天免疫反应。炎症信号不仅触发上皮细胞再生，还导致上皮细胞组成改变，与人类肺损伤后的修复过程相似。
研究构建的 AOs 模型成功模拟了肺泡组织的细胞组成与功能，揭示了肺泡上皮细胞与 niche 细胞互作在肺发育、再生及炎症反应中的关键作用。该模型不仅为研究肺泡损伤机制提供了新平台，还可用于药物筛选与肺疾病建模。此外，研究发现 niche 细胞通过分泌 FGF10 等信号因子支持 AT2 细胞自我更新，而巨噬细胞在炎症反应中调控上皮细胞命运，为理解肺修复机制提供了新线索。未来，结合血管微环境的研究将进一步拓展 AOs 在细胞治疗与病理机制研究中的应用，推动呼吸系统疾病治疗策略的发展。
