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美首次利用干细胞诱导出3D迷你肺,组织结构与人肺相似

美国科学家首次成功诱导干细胞发育成人体肺部类器官——一个三维迷你肺,它能模拟人体肺部的复杂结构,有助于科学家们研究肺部疾病并找到新疗法。


该研究的主要作者、密歇根大学医学院发育生物学家杰森·斯佩斯表示:“以前,科学家们获得肺部组织的方法包括从平面细胞系统那儿提取出肺部组织,或在由捐赠器官制造的支架上培育细胞而获得。利用最新方法得到的迷你肺能模拟真实组织的反应,有助于我们研究肺部器官如何形成,如何随疾病发生变化以及对新药如何做出反应等问题。”

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为了制造出这类器官,斯佩斯实验室、加州大学旧金山分校、辛辛那提儿童医院医疗中心、华盛顿大学西雅图儿童医院的研究人员对负责器官形成的几个信号通道进行了操控。


他们首先诱导干细胞形成内皮层(这一组织一般出现在早期胚胎内,能生成肺、肝脏和其他器官),接着激活了能使内皮层形成三维组织的两个重要的发育通道,同时抑制了其他两个关键的发育通道,使内皮层发育成胚胎内可见与肺相似的组织。随后,这一组织在实验室内发育成三维球形结构,最后,通过让其与肺部发育有关的蛋白质接触,这些结构最终发育成肺部组织。而且得到的肺部类器官在实验室存活了100多天。


目前科学家们一般是在实验室内,在二维结构下对细胞的行为进行研究,但人体内大多数细胞均作为复杂器官和组织的一部分,以三维形式存在。斯佩斯表示,最新获得的三维迷你肺部组织的优势在于,其组织结构与人体的肺部很相似。


不过,研究人员也表示,尽管迷你肺能在培养皿中发育而成,但它们缺乏人体肺部的几个关键组件,包括在呼吸过程中对气体交换至关重要的血管等。即便如此,这种器官仍可作为研发工具进行相关的动物研究。


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