干细胞为肺部注入新生命

肺可能深埋在人体内，但它们也是最外向的器官之一。它们承受着我们呼吸的空气带来的一系列攻击，例如污染物或病原体，如SARS-CoV-2。这会造成损失，而且很难找到新的肺来移植到肺衰竭的患者身上。

更好的解决方案是用健康细胞移植来修复受损的肺部。在《细胞干细胞》杂志上发表的两项研究中，研究人员表明干细胞可能使这成为现实。1,2由波士顿大学干细胞生物学家DarrellKotton领导的研究小组提出了一种从多能干细胞生成关键肺祖细胞的方法，以及如何帮助这些细胞在肺中持久扎根。

“这是漫长旅程的顶峰，”科顿说。“一路上有很多移植失败的案例。”

这一旅程始于2004年，当时Kotton的实验室首次开始将细胞移植到受损的肺部。他们研究了肺细胞如何在胚胎中自然发育，并利用所学到的知识制定了一种在实验室培养皿中模拟这一过程的策略。3一项挑战是肺部独特细胞类型和功能的数量之多。科顿的团队最终决定，最好找到肺部已经存在的祖细胞来帮助器官再生。

研究人员决定改造可以重建肺部两个关键部分的细胞：气道(将氧气输送到肺部)和肺泡(氧气进入体内的地方)。在肺部的每个部分，他们都确定了一个关键的祖细胞，并开​​发了实验室技术，从小鼠多能干细胞中产生这些祖细胞。但仅此还不够。需要诱导肺部接受移植物，这一直是之前努力的主要障碍。

“我认为多年来肺领域的移植尝试一直失败，”科顿说。“无论移植的细胞有多好，你都不能只是将它们放入肺部并进行移植。”

科顿的团队设计了一种方法，利用有害化学物质在老鼠的肺部暂时开辟出空间。这给了他们大约五个小时的时间窗口，此时肺部特别容易接受移植物。当时，他们将干细胞衍生的肺细胞移植到小鼠体内，然后监测移植物。他们发现这些干细胞衍生的祖细胞在移植后六个月以上开始产生能够执行典型肺细胞功能的细胞。

移植通常需要免疫抑制，以防止身体攻击外来组织。这可能会使移植者容易受到感染。科顿的干细胞衍生移植不需要免疫抑制，这使它们成为一种可能更安全的替代方案。科顿还想象这些细胞可以在移植前进行基因编辑，将其转化为针对损害肺部的遗传性疾病(例如囊性纤维化)的细胞疗法。

然而，这项技术距离应用于人类还很遥远。一个主要限制是用于准备移植肺的化学物质。科顿说，它们对肺部造成太大损害，因此对人类来说不安全。

宾夕法尼亚大学的肺生物学家埃德·莫里西(EdMorrisey)赞赏作者对该方法的局限性的透明性。他认为这些研究是一个有前途的概念验证，可以帮助研究人员更好地了解如何有效地治愈肺部——例如，两种祖细胞类型可能不足以再生肺部的复杂结构，他说。

“仍然有很多悬而未决的问题，但是这个概念验证可以让我们开始思考很多我们之前无法思考的事情，”莫里西说。