【Review】类器官作为研究肺再生和疾病的强大工具

肺上皮细胞包括纤毛细胞、棒状细胞、杯状细胞和未分化的基底细胞。小支气管上皮细胞类型包括纤毛细胞、棒状细胞和神经内分泌细胞。肺泡上皮细胞主要包括I型肺泡上皮细胞（AT1 cell）和II型肺泡上皮细胞（AT2 cell）。这些类型的细胞对维持肺稳态、功能和促进肺损伤修复非常重要。不同位置的上皮细胞能维持并修复各自区域的上皮层，基底细胞，棒状细胞和AT2 cells能分别维持并修复气道、支气管和肺泡处的损伤。

2021年4月26日, 上海科技大学生命科学与技术学院席莹教授在Cell Regeneration上发表了题为：Organoid: a powerful tool to study lung regeneration and disease的综述文章。文章综述了近年来成人肺干细胞和人多能干细胞类器官培养的研究进展，特别是远端气道干细胞/祖细胞类器官培养的研究进展。讨论了类器官在肺再生和肺部疾病研究中的应用，包括肺纤维化、呼吸道疾病和COVID-19。

基底细胞的类器官：基底细胞遍布人类肺部的气道，具有自我更新能力，在稳态和修复过程中可产生分泌和纤毛腔细胞。来源于气管基底细胞的3D类器官已被用于筛选影响基底细胞自我更新和分化的分泌因子，发现Notch2是诱导的杯状细胞上皮化生所必需的细胞因子，而抑制Notch2可以促进基础细胞向纤毛细胞的分化。因此，Notch2被认为是气道疾病杯状细胞化生的新治疗靶点。

肺泡II型细胞的类器官： AEC2s在肺泡中具有干细胞功能。人类AEC2s可以通过化学培养基在3D培养系统中维持，该培养系统包含与肺发育有关的因子、CHIR99021、R-spondin1、FGF7、成纤FGF10、EGF、Noggin和SB431532。

成人和小鼠肺干细胞衍生类器官示意图

分泌细胞的类器官：在小鼠细支气管中，表达Scgb1a1的杯状细胞具有可以自我更新和产生纤毛细胞。在类器官培养中，Scgb1a1-Cre标记的细胞与Lgr6+或Lgr5+间充质细胞共培养时显示多谱系分化，能分化成细支气管、肺泡或细支气管肺泡集落。将非上皮细胞如免疫细胞、内皮细胞和间充质细胞引入培养物中，将更好地再现体内结构和功能的复杂性，并促进我们对干细胞与动态环境之间相互作用的理解。

远端气道祖细胞的类器官：远端气道干/祖细胞同时具有肺泡和气道分化潜能。BASCs细支气管损伤后产生棍棒细胞和纤毛细胞，在博莱霉素诱导的肺泡损伤后产生AEC2s和AEC1s。BASC与原代小鼠肺内皮细胞共培养，可形成多谱系肺类器官，支持BASC自我更新和分化。在小鼠体外和皮下注射的BASC/LuMEC类器官中出现了纤毛细胞，棒状细胞和杯状细胞标和AEC2和AEC1。这种类器官共培养提供了一个广泛的平台来阐明上皮细胞和内皮细胞之间的相互作用。

人多能干细胞的类器官：hPSCs保留分化成身体每一种细胞类型的潜力，hPSCs来源的肺细胞为理解人体器官发生、疾病建模和药物筛选提供了一个可获取的和潜在的无限的细胞来源。人多能干细胞或成体干细胞的类器官培养可以模拟人类肺部疾病的某些方面，包括COPD、哮喘、囊性纤维化、IPF和病毒感染。类器官也可以从正常或病变肺的原代细胞混合群体中产生。这些气道类器官可用于囊性纤维化、肺癌和传染性肺部疾病的建模。未来使用从晚期病变肺中新鲜分离的细胞进行的研究将极大地提高我们对人类肺部疾病的了解，并使开展药物开发和监测患者特异性药物反应成为可能。此外，应用CRISPR/Cas9等基因组编辑技术为基因疾病建模开辟了可能。

作者简介：席莹 研究员

上海科技大学生命科学与技术学院，助理教授、研究员。从事肺再生与疾病研究，探索肺干细胞损伤修复和促进肺再生的调控机制。

Organoid: a powerful tool to study lung regeneration and disease | Cell Regeneration | Full Text (springeropen.com)

2019年，《细胞再生》(Cell Regeneration)经过了编辑队伍和期刊方向调整等大动作后，再度出现在学界同仁的视线中。该杂志是中国细胞生物学学会的官方出版物，采取开放获取（OA）的出版模式，在学会支持下目前不向作者收取发表费用（APC）；致力于促进领域内科学家发表研究成果、交流科研心得，助力推动细胞再生的基础研究及其向临床的转化。

2020年，中国细胞生物学学会携手SpringerOpen共同出版《细胞再生》，共同打造高质量的出版平台，为广大作者和读者提供更好的服务。

原标题：《【Review】类器官作为研究肺再生和疾病的强大工具》

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