德国癌症研究中心的研究者们研究揭示了再生肺的细胞类型和分化途径
来源：网络 2024-04-25 15:39
本研究利用转基因小鼠模型和细胞分选策略，对肺上皮和间充质细胞对靶向上皮损伤的反应进行了详细的单细胞转录组分析，提供了肺细胞对病理条件的反应以及参与上皮再生的细胞和分子机制的观点。
呼吸系统疾病是全世界最主要的死亡原因之一。在成人肺中，上皮细胞具有较低的稳态更新，但可以通过增殖和分化来替代受损细胞对肺损伤做出反应。在细胞和分子水平上了解肺再生的过程，包括祖细胞的鉴定，是开发新的治疗策略的先决条件。人类肺单细胞转录组学的最新进展使新细胞类型的鉴定成为可能，增加了对肺发育和再生过程中分化轨迹的理解，并允许从细胞类型特异性的角度理解病理过程。
肺上皮的再生也依赖于微环境。例如，研究表明，气道平滑肌细胞通过分泌FGF1024促进棒状细胞修复，而小鼠气管中Pdgfrα+成纤维细胞群体通过分泌IL626诱导基底细胞分化。在肺脏中，Axin2+ Pdgfrα+成纤维细胞通过Il6、Bmp和Fgf信号调节来支持AT2细胞。
Tsukui等人最近使用单细胞RNA测序(scRNA-seq)将小鼠和人肺中的胶原生成细胞分为支气管周围成纤维细胞、外壁成纤维细胞、肺泡成纤维细胞、周细胞和平滑肌细胞，但它们在上皮再生中的作用尚不清楚。
图片来源：https://doi.org/10.1038/s41467-024-46469-4
近日，来自德国癌症研究中心的研究者们在Nat Commun杂志上发表了题为“Single-cell division tracing and transcriptomics reveal cell types and differentiation paths in the regenerating lung”的文章，该研究揭示了再生肺的细胞类型和分化途径。
了解参与肺上皮再生的分子和细胞过程可能会促进肺部疾病治疗方法的发展。研究者将允许白喉毒素介导的特定上皮细胞类型损伤的小鼠模型和功能分裂细胞的平行gfp标记与单细胞转录组学相结合，以表征远端肺的再生。
单次注射他莫昔芬第0天和第2、3天，用Cyp2f2(白色，棒状细胞)、GFP(绿色，分裂细胞)和DAPI(蓝色，细胞核)对SRC小鼠肺进行IF染色
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研究者揭示了包括Krt13+基底细胞和Krt15+俱乐部细胞在内的细胞类型，检测了基底细胞和杯状细胞之间的中间细胞状态，揭示了杯状细胞是活跃分裂的祖细胞，并提供了证据，证明了表皮成纤维细胞在上皮再生中起到支持细胞的作用。
研究还表明，白喉毒素表达细胞可以在肺中持续存在，表达特定的炎症因子，并且在转录上类似于先前描述的COVID-19患者肺中的群体。本研究提供了一个全面的远端肺单细胞图谱，表征了对简明上皮损伤的早期转录和细胞反应，包括增殖、分化和细胞间相互作用。
基于数据和小鼠模型提出肺上皮细胞分化途径(直箭头)和自我更新能力(曲线箭头)的模型图
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综上所述，本研究利用转基因小鼠模型和细胞分选策略，对肺上皮和间充质细胞对靶向上皮损伤的反应进行了详细的单细胞转录组分析，以丰富稀有和功能分裂细胞，提供了肺细胞对病理条件的反应以及参与上皮再生的细胞和分子机制的观点。
研究者还确定了细胞类型和/或细胞状态，但仍需要进一步的研究来确定它们的确切功能和机制作用。此外，此研究还提出了模型和综合资源，揭示和表征了细胞类型，并提供对肺上皮细胞的功能作用及其分化途径的见解，为未来的研究奠定坚实的基础，特别是在功能研究方面。(生物谷 Bioon.com）
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