間充質(zhì)干細(xì)胞是特征明確的一類成人干細(xì)胞。它們有發(fā)育為成熟細(xì)胞的潛在能力而產(chǎn)生脂肪、軟骨、骨骼和肌肉。這些特性與它們發(fā)育中的可塑性共同作用，使人們對(duì)用間充質(zhì)干細(xì)胞來替換受損組織的潛在能力產(chǎn)生了極大的興趣，胚胎肺臟被認(rèn)定是間充質(zhì)干細(xì)胞的豐富來源，并且研究表明間充質(zhì)干細(xì)胞除了它們的間充質(zhì)分化清能外，還可以分化成神經(jīng)細(xì)胞。間充質(zhì)干細(xì)胞可以提高人臍帶血源性CD34造血細(xì)胞在免疫缺陷小鼠的移植成活率。流式細(xì)胞分析表明胚肺間充質(zhì)干細(xì)胞表達(dá)CD13，CD29，CD90，CD105，CD166和HLA-ABC。

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肺間充質(zhì)細(xì)胞是肺獨(dú)特結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵組成部分，在疾病和損傷恢復(fù)中也起著重要作用，但對(duì)它們的生物學(xué)或它們?nèi)绾我l(fā)肺纖維化等疾病的了解有限。雖然實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀兄诖_定肺間質(zhì)行為的一些調(diào)節(jié)因子，但對(duì)人類發(fā)育過程中如何確定肺間質(zhì)的理解尚不清楚。

為了更好地理解這些過程，波士頓大學(xué)Chobanian & Avedisian醫(yī)學(xué)院的研究人員開發(fā)了一種基于體外誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSC)的模型系統(tǒng)，用于早期肺特異性間充質(zhì)的衍生和研究，這對(duì)理解組織特異性間充質(zhì)命運(yùn)決定的基本機(jī)制和未來在再生醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用有潛在的好處。

“我們的研究對(duì)肺部疾病的研究有啟示意義，比如肺纖維化和肺間質(zhì)疾病，這些疾病是由肺間質(zhì)部分功能障礙引起的。這些疾病目前的治療選擇非常有限，我們希望我們的模型系統(tǒng)將提供新的工具來了解這些疾病的問題，并篩選更好的藥物，”通訊作者Darrell Kotton博士說，他是David C. Seldin醫(yī)學(xué)教授和BU/波士頓醫(yī)學(xué)中心再生醫(yī)學(xué)中心(CReM)主任。

研究人員使用了一個(gè)帶有iPSC系的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停撓禂y帶肺間質(zhì)特異性熒光報(bào)告基因，這意味著變成肺間質(zhì)的細(xì)胞被綠色熒光標(biāo)記。利用這個(gè)模型，他們測試了幾種生長因子和小分子來刺激在肺發(fā)育中起已知作用的途徑。他們發(fā)現(xiàn)，刺激視黃酸和刺猬信號(hào)通路(這兩種通路在胚胎發(fā)育中都起著重要作用)會(huì)導(dǎo)致綠色熒光細(xì)胞的最大百分比，這表明肺間質(zhì)可能存在。然后，他們將這些細(xì)胞分離出來，并將其基因表達(dá)譜與實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭信咛シ蔚脑?xì)胞進(jìn)行比較，以確定這些細(xì)胞與原代肺間充質(zhì)細(xì)胞的相似程度。最后，他們使用重組類器官系統(tǒng)來測試這些細(xì)胞是否真的能起到肺間質(zhì)的作用。

“在實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭校l(fā)育中的肺間質(zhì)的一個(gè)重要作用是它們與鄰近上皮相互作用并向其發(fā)出信號(hào)的能力。我們發(fā)現(xiàn)我們的工程細(xì)胞可以重現(xiàn)一些信號(hào)相互作用，這表明它們具有功能能力，”第一作者Andrea Alber博士解釋說，他是Kotton實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員。

根據(jù)研究人員的說法，將工程肺間充質(zhì)細(xì)胞與肺上皮細(xì)胞在培養(yǎng)皿中結(jié)合(所謂的“重組”)的研究部分特別令人興奮，因?yàn)檫@導(dǎo)致了類器官，活細(xì)胞在3D培養(yǎng)凝膠中組裝在一起，這有助于科學(xué)家了解細(xì)胞是如何組織和交流的。“我們現(xiàn)在正致力于應(yīng)用這些類型的新類器官模型來更好地理解肺纖維化，”Alber補(bǔ)充說。

這些發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《自然通訊》雜志的網(wǎng)絡(luò)版上。

文章參考：

Directed differentiation of mouse pluripotent stem cells into functional lung-specific mesenchyme