Stem Cell Res Ther：科学家识别出人类机体肺部发育的关键机制

在人类肺部发育的假腺管型阶段（pseudoglandular stage），原始的支气管芽（primitive bronchial buds）最初是由间质包围的内胚层衍生的上皮内衬中排列的简单小管结构所构成的，这些小管结构会逐渐分支进入气道并开始形成远端上皮小泡结构，而后肺泡II型（AT2）肺部细胞就会首次出现。近日，一篇发表在国际杂志Stem Cell Research & Therapy上题为“Discovering genes and microRNAs involved in human lung development unveils IGFBP3/miR-34a dynamics and their relevance for alveolar differentiation”的研究报告中，来自西班牙巴塞罗那大学等机构的科学家们通过研究发现，IGFBP3蛋白在人类肺部发育过程中扮演着关键角色。

文章中，研究人员利用来自胚胎肺衍生的类器官进行研究，或能为揭示肺部发育开辟新的研究视角，并能为开发针对人类肺部疾病的预防和治疗性策略奠定基础，尤其是新生儿呼吸系统疾病等。IGFBP3是一种在人类机体病理过程（比如癌症）和生理过程中被广泛研究的分子，其往往参与到了细胞增殖、分化和生存的调节过程中，这项最新研究揭示了一种此前未知的方面，即IGFBP3蛋白在人类肺部胚胎发生过程中的重要性。

研究者解释道，IGFBP3能帮助维持肺部上皮细胞（覆盖在肺部内表面的细胞）处于未分化状态，也就是说，其能允许肺部上皮细胞维持发育为多种不同细胞类型的能力。随着肺部发育，IGFBP3的表达必须降低从而才能发生细胞分化，这或许就是正确肺部组织形成所需的过程，随着胚胎发生的进展，这种蛋白质就需要被沉默，这或许揭示了其或许是维持肺部干细胞的关键。这项研究还描述了IGFBP3和miR-34a之间的相互作用，miR-34a是一种在机体基因表达控制过程中扮演关键角色的microRNA样分子，从肺部发育的第8周开始，miR-34a分子就能通过抑制肺部间质和随后上皮中的IGFBP3的产生来发挥作用，从而促进发育过程中这一阶段所需的细胞分化。

全文的图形摘要

这项研究是在人类发育第8周至第12周之间从胚胎肺中所衍生的类器官所产生和建立的，这些类器官能在细胞和分子水平上复制这一器官，在研究中，研究人员观察到，IGFBP3的基因表达与胚胎肺部祖细胞有关，因此，研究人员就需要一种体外模型来复制其表达。基于多能干细胞的类器官能以3D方式在特定组织内繁殖（在这种情况下是肺部粘膜），其能在不同水平上发生相互作用，因此，如今研究人员就能激活细胞的分化过程或沉默特定基因来评估其对肺部发育的影响效应。

此外，相比动物模型而言，这项研究中所使用的人类胚胎能帮助研究人员在理解人类肺部发育方面获得更加准确且更具有生物医学相关性的结果，研究者补充道，尽管动物模型能用于理解机体发育的多个方面，但不同岗位处在结构、功能和重要的发育时间上存在着关键差异。尽管后期研究人员还需要进行更多研究才能开展临床应用，但这项研究的结果为更好的理解呼吸系统疾病开辟了新的途径，尤其是早产儿面临的肺发育不全等疾病，肺发育不全是一种先天性的肺部发育异常，胎儿的肺部发育不完全会导致肺部肺泡数量和大小减少的情况。研究者总结道，理解miR-34a调节IGFBP3表达的分子机制或能促进研究人员未来开发新型靶向性疗法，从而促进肺泡的正常生长并改善患儿机体的肺部功能。

在肿瘤学水平上，IGFBP3或许也能在肺癌中发挥相关作用，尤其是与癌症干细胞相关，如今研究人员已经观察到，肺部肿瘤组织中高水平的IGFBP3或与疾病早期阶段较差的预后相关。因此，研究是否调节IGFBP3就能影响这些癌症干细胞的分化，减缓其迁移、侵袭和转移性生长的速度，或许是一件非常有趣的事情，目前研究人员正在研究肺癌患者机体所衍生的类器官。综上，本文研究结果表明，IGFBP3/miR-34a 轴或能限制IGFBP3在胚胎未分化肺部上皮中的表达，处于假腺期的IGFBP3的逐渐下调或许是机体肺部肺泡分化所必需的。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Melissa Acosta-Plasencia,Joan J Castellano,Tania Díaz，et al. Discovering genes and microRNAs involved in human lung development unveils IGFBP3/miR-34a dynamics and their relevance for alveolar differentiation, Stem Cell Res Ther. 2024 Aug 26;15(1):263. doi:10.1186/s13287-024-03883-1.