Stem Cell Res & Ther：科学家利用诱导多能干细胞所衍生的无基质人类肺部类器官来模拟机体肺部损伤

类器官作为一种接近生理状态的3D培养系统，其能为研究多种器官的发病机制，并模拟人类机体器官的细胞复杂性和功能提供新的机会。近日，一篇发表在国际杂志Stem Cell Research & Therapy上题为“Matrix-free human lung organoids derived from induced pluripotent stem cells to model lung injury”的研究报告中，来自德国杜伊斯堡大学等机构的科学家们通过研究成功利用诱导多能干细胞衍生的无基质人肺类器官来模拟机体的肺部损伤。

文章中，研究人员使用了一种非常简单且实用的方法，成功以无基质的方式产生了诱导多能干细胞（iPSC）衍生的人类肺部类器官（LuOrg，lung organoids），从而作为广泛使用的临床前小鼠模型的替代方案，并能帮助更详细地调查正常的肺部损伤，并尽可能地接近患者机体的状态。研究人员对所产生的肺部类器官进行详细的形态学和分子分析，包括批量和单细胞RNA测序分析，并评估了这种模型作为肺部疾病（即辐射所诱导的肺部损伤）的潜在体外平台的质量和稳健性。

研究者指出，一种无基质的iPSCs分化方法能被用来获得在形态学上很好地反映人类肺部靶向组织的肺部类器官，尤其是在细胞组成方面，在辐射所诱导的基因毒性压力后，研究人员分析了不同的细胞命运并进一步揭示了不同肺部细胞的辐射敏感性，最后他们提供了辐射后能在不同肺部类器官细胞亚群中被诱导的细胞基因群，其在未来研究中能作为额外的辐射反应，尤其是衰老基因群。通过建立这些自由浮动的LuOrgs用于调查癌症疗法手段并作为一种以患者为导向的癌症疗法研究体外平台，尤其是在实验放射肿瘤学中，不仅能减少所需的实验动物的数量，而且还能实现相应动物实验的充分且有意义的替代。

全文的图形摘要

研究人员所开发的LuOrg模型表明，在人类患者机体中所观察到的辐射诱导的肺部损伤（RILI）的许多特征都能在体外重现，这或许就代表了一个有用的临床前模型用于解析辐射损伤的机制，从而识别出潜在的生物标志物以及RILI进展的药物靶点，因此，研究人员在文中提供了新的候选基因列表，其能用于识别并指定肺部中的一般和细胞类型依赖性的辐射反应，尤其是与细胞衰老相关的。

因此，开发3D模型作为实验工具的巨大努力或能成功产生更自然的体内样培养环境，比如ECM的存在，甚至与其它组织特异性细胞的适当空间和信号之间的相互作用，从而就能增加各自研究的转化相关性。在正常的体内环境下，组织切片或许是向体外培养系统潜在最佳方向迈出的另一步，所谓的精确肺部切片或能成为基于细胞和器官研究之间的中介，尤其是在呼吸研究中，这些活体组织制剂能维持所有驻留细胞之间的相互作用，包括不同的上皮细胞、成纤维细胞和血管细胞，以及肺部复杂结构内的细胞-基质关系，因此这或许有可能会弥补细胞培养和活体有机体之间的差距。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Bettina Budeus, Chiara Kroepel, Lisa Marie Stasch, et al. Matrix-free human lung organoids derived from induced pluripotent stem cells to model lung injury, Stem Cell Res Ther. 2024 Dec 18;15(1):468. doi:10.1186/s13287-024-04106-3.