科学家成功在数日内培养肺细胞,突破传统技术耗时瓶颈Scientists Create Lung Cells in Days, Not Weeks

环球医讯 / 健康研究来源:scienceblog.com日本 - 英语2025-08-01 15:10:57 - 阅读时长3分钟 - 1236字
日本名古屋大学研究团队开发出新型细胞重编程技术,通过特定基因组合将小鼠成纤维细胞直接转化为功能性肺泡上皮细胞,培养周期从传统方法的30天缩短至7-10天。该技术突破性地跳过诱导多能干细胞阶段,显著降低肿瘤风险并提升移植安全性,为特发性肺纤维化等终末期肺病治疗带来新希望。
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科学家成功在数日内培养肺细胞,突破传统技术耗时瓶颈

日本名古屋大学科学家开发出革命性细胞培养技术,可在7-10天内将普通小鼠成纤维细胞转化为功能性肺细胞——较传统方法耗时缩短超过三分之二。这项突破性技术完全绕过了干细胞技术路径,为间质性肺炎、慢性阻塞性肺病等重症呼吸系统疾病的治疗带来新希望。

突破性直接重编程技术

该研究的核心在于"直接重编程"技术,通过特定基因组合将细胞类型进行直接转化,省去了传统方法中复杂的中间步骤。相比需耗时约30天且存在致瘤风险的诱导多能干细胞(iPSC)技术,这种新方法不仅将培养周期缩短至10天内,更显著降低了肿瘤形成的可能性。

名古屋大学医学研究生院的石井诚教授解释道:"虽然iPSC技术自2006年问世以来将AT2细胞培养周期稳定在约30天,但其高昂成本和免疫排斥风险始终制约临床应用。我们的直接重编程技术首次实现了在保证细胞功能完整性的同时,完成高效、安全的肺细胞转化。"

四基因黄金组合

研究团队通过筛选实验,确定了Nkx2-1、Foxa1、Foxa2和Gata6四个关键基因的组合配方。这些基因能将成纤维细胞重编程为肺泡上皮2型(AT2)细胞——具有分泌肺表面活性物质和修复受损肺组织的特殊功能。

在三维培养系统中,研究人员取得了显著成果:

  • 10天内约4%的处理细胞转化为类肺细胞
  • 生成细胞表现出典型的肺细胞结构特征(包括板层小体)
  • 细胞特性在多代培养中保持稳定
  • 移植后细胞成功整合入受损小鼠肺组织

临床应用突破性验证

研究人员将实验室培养的细胞移植至肺损伤小鼠模型,42天后观察到:

  • 重编程细胞成功定植于肺组织
  • 开始分化为组织修复所需细胞类型
  • 部分细胞发育为肺泡上皮1型细胞(气体交换关键细胞)

特别值得关注的是,研究团队采用先进的荧光激活细胞分选技术,成功从混合细胞群体中高效分离目标细胞。这一技术细节的突破为后续临床应用奠定了重要基础。

个性化医疗新前景

该技术最显著的优势在于其个性化治疗潜力。由于起始材料源于患者自体成纤维细胞,理论上可完全规避器官移植中的免疫排斥反应。石井教授强调:"我们的直接重编程技术不仅将AT2样细胞培养周期压缩至7-10天,更重要的是建立了低致瘤风险的自体细胞治疗体系。"

目前特发性肺纤维化等终末期肺病仍以肺移植为主要治疗手段,但全球供体器官短缺导致约20%患者在等待中死亡。这项新技术为再生医学提供了切实可行的新路径。

后续研究方向

尽管研究取得重要突破,团队仍需克服多项挑战:

  • 小鼠细胞模型向人类细胞的转化验证
  • 寻找适用于人类细胞的基因组合及培养条件
  • 建立符合临床规范的细胞培养标准

石井教授总结道:"我们在小鼠模型中成功实现了成纤维细胞向AT2样细胞的直接重编程。下一步将重点探索该技术在人类细胞中的应用,最终目标是建立基于患者自体细胞的再生治疗体系。"

这项研究标志着再生医学的重要进展,为全球数百万肺病患者带来了治疗新希望。

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