日前eLife雜志上發(fā)表了一項(xiàng)突破性成果，科學(xué)家們從人類(lèi)干細(xì)胞獲得了首個(gè)肺類(lèi)器官，這個(gè)3D微型肺可以很好的模擬人類(lèi)肺部結(jié)構(gòu)和復(fù)雜性。

“這個(gè)微型肺能夠模擬真實(shí)的組織應(yīng)答，是研究器官形成、疾病改變以及藥物應(yīng)答的理想模型，”文章的資深作者，密歇根大學(xué)助理教授Jason R. Spence說(shuō)。

這個(gè)肺類(lèi)器官是在體外生成的，因此缺乏人類(lèi)肺部的一些組分，比如呼吸時(shí)進(jìn)行氣體交換的關(guān)鍵部件——血管。不過(guò)肺類(lèi)器官擁有類(lèi)似支氣管和肺泡的結(jié)構(gòu)，與人類(lèi)肺部的組織形式非常相似，可以作為動(dòng)物研究的補(bǔ)充，幫助人們將基礎(chǔ)科學(xué)轉(zhuǎn)化到臨床。

傳統(tǒng)上，科學(xué)家們是用培養(yǎng)皿培養(yǎng)細(xì)胞，然后在二維環(huán)境中研究細(xì)胞的行為。但機(jī)體絕大多數(shù)細(xì)胞存在于三維環(huán)境中，是復(fù)雜組織和器官的一部分。人們一直嘗試在體外重建這樣的環(huán)境，已經(jīng)成功獲得了胃、大腦、肝和人類(lèi)腸道的類(lèi)器官。這些類(lèi)器官已經(jīng)成為了究人類(lèi)發(fā)育和疾病的理想工具。

為了獲得肺類(lèi)器官，研究人員在人類(lèi)胚胎干細(xì)胞和誘導(dǎo)多能干細(xì)胞中操縱了好幾個(gè)控制器官生成的信號(hào)傳導(dǎo)通路。他們先誘導(dǎo)干細(xì)胞生成了內(nèi)胚層，內(nèi)胚層存在于早期胚胎，主要形成肺、肝和其他一些內(nèi)臟。然后，研究人員激活兩個(gè)重要的發(fā)育通路，讓內(nèi)胚層形成三維組織。與此同時(shí)他們還抑制了另外兩個(gè)關(guān)鍵的發(fā)育通路，得到了類(lèi)似胚胎中早期肺的組織，這些組織會(huì)自動(dòng)發(fā)展成三維的球形結(jié)構(gòu)。為了進(jìn)一步使其發(fā)育成為肺部組織，研究人員又添加了與肺部發(fā)育有關(guān)的蛋白。研究顯示，最終獲得的肺類(lèi)器官能在體外存活一百多天。

這項(xiàng)研究獲得的肺類(lèi)器官能在體外存活一百多天。研究人員通過(guò)RNA測(cè)序進(jìn)行了全面的轉(zhuǎn)錄分析，證明肺類(lèi)器官與人類(lèi)胎兒的肺非常相似。有此可見(jiàn)，肺類(lèi)器官可以成為研究人類(lèi)肺部發(fā)育、成熟和相關(guān)疾病的理想模型。