利用多能性干細胞移植在動物中生長出功能齊全的肺部

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

論文共同通訊作者、哥倫比亞大學瓦格洛斯內(nèi)外科學院醫(yī)學教授、遺傳學與發(fā)育教授Wellington V. Cardoso博士說，“由于供移植用的供者肺部供應有限，全世界有數(shù)百萬患有無法治愈的肺部疾病的人因沒有得到治療而死亡。我們的研究表明最終有可能開發(fā)出新的策略來在動物體內(nèi)產(chǎn)生用于移植的人類肺部，以作為等待供者肺部的替代方法。”

科學家們致力于通過在合成支架上或在已剝離原始細胞的肺部組織中培養(yǎng)干細胞來對肺部進行生物工程改造。盡管已經(jīng)取得了實質(zhì)性進展，但是人們?nèi)匀粺o法產(chǎn)生能夠維持動物模型存活的功能齊全的肺部。

論文**作者、哥倫比亞大學瓦格洛斯內(nèi)外科學院醫(yī)學講師Munemasa Mori博士說，“我們認為在發(fā)育中的動物內(nèi)生長出新的肺部可能更簡單， 這樣我們就可能利用這種動物的天然信號促進肺部發(fā)育。”

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

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

這些植入的干細胞在與宿主細胞競爭胚胎中存在的促進生長的分子中取勝了，從而導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。各種肺部功能測試證實這種“嵌合”肺部與正常小鼠中的肺部一樣，沒有遭受免疫排斥跡象。

Mori說：“這些干細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沒有遭受免疫排斥。” Mori隨后將在大型動物和種間器官移植中測試他的方法。

Cardoso說：“從青蛙到小鼠再到人類，許多物種的肺部發(fā)育信號都是保守的，因此使用動物來生長出人類肺部的想法并非是毫無可能的。”