综述：肺发育与再生研究的新前沿：利用iPSC模型揭示Notch信号通路

这篇综述系统探讨了Notch信号通路在肺发育和再生中的核心作用，重点介绍了人类诱导多能干细胞（hiPSC）模型在研究Notch调控气道祖细胞分化、近端-远端模式形成以及修复机制中的独特优势，为填补人类肺发育研究空白提供了创新工具。

　　

引言

哺乳动物肺作为气体交换的核心场所，其复杂的气道上皮细胞多样性源于胚胎期到出生后的精密调控。在众多信号通路中，Notch作为保守的细胞间通讯机制，通过NOTCH1-4受体与JAG1/2、DLL1/4配体的动态互作，主导着细胞命运决定、增殖与分化。人类与小鼠在气道上皮分布上存在显著差异：人类假复层上皮从气管延伸至细支气管，而小鼠仅局限于气管和主支气管；人类近端气道富含杯状细胞（MUC5AC⁺），而小鼠远端则以俱乐部细胞（SCGB1A1⁺）为主。这些物种差异凸显了人类特异性研究的重要性。

人类和小鼠肺形态发生

肺形态发生经历胚胎期、假腺期、小管期、囊泡期和肺泡期五个阶段。在小鼠E9-12期，NKX2.1⁺内胚层芽从腹侧前肠出芽形成气管原基，通过迭代分支建立气道树。近端SOX2⁺祖细胞分化为基底干细胞（TP63⁺KRT5⁺）、神经内分泌细胞（CGRP⁺）等；远端SOX9⁺祖细胞则形成肺泡上皮（AT1/AT2）。Notch信号通过剂量效应调控这一过程：γ-分泌酶抑制剂DAPT处理会扩大远端NKX2.1⁺祖细胞池，而Pofut1基因敲除则导致近端SOX2表达几乎消失。

经典Notch信号机制

Notch激活依赖ADAM10/17介导的S2切割和γ-分泌酶介导的S3切割，释放的NICD进入核内与RBPJκ/CSL和MAML1/2形成转录复合体，驱动HES/HEY基因表达。信号终止则由FBXW7介导的NICD泛素化降解完成。值得注意的是，NOTCH3在人类气道再生中调控基底细胞向分泌细胞分化，而小鼠中主要由NOTCH1/2执行该功能，反映出物种特异性调控模式。

Notch在人类气道再生中的作用

人类原代气液界面（ALI）培养模型显示，泛Notch抑制（DAPT/DBZ）会减少分泌细胞而增加基底细胞和纤毛细胞。特异性激活NOTCH1/3可促进杯状细胞（MUC5AC⁺）分化，而抑制NOTCH2则产生相反效果。在囊性纤维化（CF）患者上皮中，Notch信号过度激活导致纤毛细胞缺失，而慢性阻塞性肺病（COPD）患者则表现为分泌细胞异常增多。这些发现为靶向Notch通路治疗气道疾病提供了理论依据。

争议与前沿技术

尽管多数研究支持Notch抑制促进纤毛细胞分化的观点，但小鼠胚胎肺中Notch激活反而轻微增加纤毛细胞的现象提示时空特异性调控。新兴的hiPSC模型结合CRISPR基因编辑和单细胞时空转录组技术，正逐步解开这些矛盾——例如通过细胞条形码追踪发现，JAG1激活的Notch信号优先驱动俱乐部细胞而非杯状细胞分化。

展望

hiPSC分化模型填补了人类肺发育研究的空白，未来需聚焦三个方向：解析不同受体-配体组合的时空特异性功能；建立疾病特异性类器官模型；开发精准调控Notch通路的再生疗法。这些探索将深化对人类肺发育编程的理解，并为气道疾病治疗开辟新途径。