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eLife突破性成果:干细胞生成首个肺部类器官

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2020-03-31浏览次数:553

在eLife杂志上发表了突破性的成果。科学家从人类干细胞中获得了第一个肺脏器官。这种3D微型肺可以模拟人肺的结构和复杂性。

“这种微型肺可模拟真实的组织反应,是研究器官形成,疾病变化和药物反应的理想模型,”密歇根大学助理教授Jason R. Spence说。

这种肺器官是在体外产生的,因此缺乏人肺的一些成分,例如在呼吸血管期间气体交换的关键组成部分。然而,肺器官具有类似于支气管和肺泡结构的结构,其与人肺的组织形式非常相似,并且可以用作动物研究的补充,以帮助人们将基础科学转化为临床环境。

传统上,科学家们使用培养皿培养细胞,然后在二维环境中研究细胞行为。然而,身体中的大多数细胞存在于三维环境中并且是复杂组织和器官的一部分。人们一直试图在体外重建这样的环境,并成功地获得了胃,脑,肝和人体肠道的器官。这些器官已成为人类发展和疾病的理想工具。 (扩展阅读:自然医学:用CRISPR模拟癌症)

为了获得肺脏器官,研究人员操纵了几种控制人胚胎干细胞器官发生和诱导多能干细胞的信号通路。他们首先诱导干细胞产生内胚层,这种胚胎存在于早期胚胎中,主要形成肺,肝和其他内脏器官。研究人员然后激活了两个重要的发育途径,使内胚层形成三维组织。同时,它们还抑制了另外两个关键的发育途径,导致组织类似于胚胎的早期肺,其自动发展成三维球形结构。为了进一步将其发展为肺组织,研究人员添加了与肺发育相关的蛋白质。研究表明,所导致的肺功能障碍在体外存活超过100天。

在该研究中获得的肺功能在体外存活超过100天。研究人员通过RNA测序进行了全面的转录分析,证明肺与人类胎儿的肺非常相似。可以看出,肺脏器官可以是研究人类肺部发育,成熟和相关疾病的理想模型。