利用多能性干細(xì)胞移植在動(dòng)物中生長(zhǎng)出功能齊全的肺部

在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自美國(guó)哥倫比亞大學(xué)的研究人員能夠使用移植的干細(xì)胞在小鼠胚胎中生長(zhǎng)出功能齊全的肺部。這一發(fā)現(xiàn)表明人們最終有可能使用這種技術(shù)在動(dòng)物中為需要肺部移植的患者生長(zhǎng)出人肺部，以及研究新的肺部治療方法。相關(guān)研究結(jié)果于2019年11月7日在線發(fā)表在Nature Medicine期刊上，論文標(biāo)題為“Generation of functional lungs via conditional blastocyst complementation using pluripotent stem cells”。

論文共同通訊作者、哥倫比亞大學(xué)瓦格洛斯內(nèi)外科學(xué)院醫(yī)學(xué)教授、遺傳學(xué)與發(fā)育教授Wellington V. Cardoso博士說(shuō)，“由于供移植用的供者肺部供應(yīng)有限，全世界有數(shù)百萬(wàn)患有無(wú)法治愈的肺部疾病的人因沒(méi)有得到治療而死亡。我們的研究表明最終有可能開(kāi)發(fā)出新的策略來(lái)在動(dòng)物體內(nèi)產(chǎn)生用于移植的人類(lèi)肺部，以作為等待供者肺部的替代方法。”

科學(xué)家們致力于通過(guò)在合成支架上或在已剝離原始細(xì)胞的肺部組織中培養(yǎng)干細(xì)胞來(lái)對(duì)肺部進(jìn)行生物工程改造。盡管已經(jīng)取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，但是人們?nèi)匀粺o(wú)法產(chǎn)生能夠維持動(dòng)物模型存活的功能齊全的肺部。

論文**作者、哥倫比亞大學(xué)瓦格洛斯內(nèi)外科學(xué)院醫(yī)學(xué)講師Munemasa Mori博士說(shuō)，“我們認(rèn)為在發(fā)育中的動(dòng)物內(nèi)生長(zhǎng)出新的肺部可能更簡(jiǎn)單， 這樣我們就可能利用這種動(dòng)物的天然信號(hào)促進(jìn)肺部發(fā)育。”

這些研究人員面臨的**個(gè)挑戰(zhàn)是構(gòu)建組織培養(yǎng)條件，從而使得供體干細(xì)胞能夠增殖并維持它們轉(zhuǎn)化為許多不同細(xì)胞類(lèi)型的能力。

接下來(lái)，這些研究人員將這些干細(xì)胞植入到兩種類(lèi)型的工程小鼠胚胎中。一種類(lèi)型缺乏發(fā)育成成熟肺細(xì)胞的干細(xì)胞，而另一種類(lèi)型不能產(chǎn)生足夠的肺細(xì)胞來(lái)構(gòu)成肺部。這種方法產(chǎn)生了 一個(gè)“嵌合”胚胎，它是供體細(xì)胞和宿主細(xì)胞的混合物。

這些植入的干細(xì)胞在與宿主細(xì)胞競(jìng)爭(zhēng)胚胎中存在的促進(jìn)生長(zhǎng)的分子中取勝了，從而導(dǎo)致功能性肺部的形成，這就允許小鼠能夠很好地生活到成年。各種肺部功能測(cè)試證實(shí)這種“嵌合”肺部與正常小鼠中的肺部一樣，沒(méi)有遭受免疫排斥跡象。

Mori說(shuō)：“這些干細(xì)胞是在胚胎中的免疫系統(tǒng)發(fā)育之前植入的，這可能解釋為何器官?zèng)]有遭受免疫排斥。” Mori隨后將在大型動(dòng)物和種間器官移植中測(cè)試他的方法。

Cardoso說(shuō)：“從青蛙到小鼠再到人類(lèi)，許多物種的肺部發(fā)育信號(hào)都是保守的，因此使用動(dòng)物來(lái)生長(zhǎng)出人類(lèi)肺部的想法并非是毫無(wú)可能的。”