来源：BioArtMED

由COVID-19或慢性肺部疾病引起的远端肺上皮的急性损伤已经造成了全球许多人的死亡，如果能够实现用多能干细胞（PSC）重建远端肺上皮，将会有希望治疗肺损伤。从小鼠胎肺芽远端分离的原代细胞（tip-like细胞）可以被移植到肺泡中【1】，但是对于人类来说，由于自体胚胎tip-like细胞很难获得，因此该方法难以应用，而PSC产生的细胞或许可以解决细胞来源的问题。

近日，来自美国波士顿大学的Darrell N. Kotton研究团队在Cell Stem Cell上发表题为Durable alveolar engraftment of PSC-derived lung epithelial cells into immunocompetent mice的文章，开发了一套方法可以直接将小鼠胚胎干细胞（ESC）分化成tip-like肺上皮祖细胞，移植到受体小鼠体内后可以产生与原代细胞移植后相似的AT1和AT2类似细胞，可以持续至少6个月，并且在转录水平和功能水平上都与内源细胞类似。

为了获得用于移植的PSC来源的tip-like细胞，他们用前肠内胚层特化成早期Nkx2-1+原始肺祖细胞来模拟肺发育，这些细胞之后会产生tip-like细胞，是支气管和肺泡上皮的前体细胞。由于所有肺上皮细胞都会表达Nkx2-1，他们用内源标记的Nkx2-1^mCherry小鼠胚胎干细胞（ESC）细胞系来追踪、定量和纯化ESC产生的肺上皮细胞。他们用WNT3A和BMP4来刺激ESC来源的前肠细胞诱导Nkx2-1表达，并先后用维甲酸（RA）和rmFGF10来增加Nkx2-1^mCherry+上皮细胞比例，并将该方法命名为WBRF protocol。他们将这种方法产生的上皮细胞进行了单细胞RNA测序，分析结果显示这种方法可以有效产生早期NKX2-1⁺肺上皮祖细胞，并具有分化成气道或肺泡命运的能力。

然后他们将这些细胞分化成tip-like细胞，并对原代和RSC来源的细胞进行了单细胞RNA测序，验证了相似的tip细胞标志物表达模式，分析结果显示ESC来源的tip-like细胞具有与原代tip-like细胞类似的转录程序，并可以在多代的细胞培养扩增过程中维持其祖细胞特征。

接下来他们将ESC来源的tip-like细胞移植到免疫缺陷小鼠中，发现这些细胞在移植后可以持续产生AT2和AT1类似细胞。并且他们对受体小鼠的肺部进行了单细胞RNA测序，分析结果也证明了供体来源的细胞表达许多肺泡上皮细胞功能所必需的基因，但可能需要进一步活化来完全成熟并响应肺部的非无菌环境。为了进一步无偏好定量分析这些供体来源的细胞与内源肺泡谱系细胞在转录组水平上的关系，他们开发了一套算法，single-cell type order parameters (scTOP)，证明了它们之间是高度相似的，并具有肺泡细胞状态。进一步他们通过功能实验证明了供体来源的AT2类似细胞与内源的AT2细胞在功能上是相似的。

PSC来源的肺上皮细胞移植

总的来说，这项研究实现了将小鼠胚胎干细胞分化成可用于移植的肺上皮祖细胞，移植后可持续性产生有功能的肺泡上皮细胞，为未来利用PSC来源的细胞进行细胞移植治疗肺部相关疾病提供了基础。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.stem.2023.07.016