资料来源：

加州大学洛杉矶分校

摘要：

通过对肺衍生的干细胞涂覆微波凝胶珠，然后令它们自我组装成为在人体肺中发现的气囊形状，研究人员成功地创造出了三维的肺“类器官”。在实验室培育的肺样组织可用于研究疾病，包括特发性肺纤维化，该疾病通常很难用常规的方法来进行研究。

通过对肺衍生的干细胞涂覆微波凝胶珠，然后令它们自我组装成为在人体肺中发现的气囊形状，UCLA艾利和伊迪萨广泛再生医学和干细胞研究中心的研究人员成功地创造出了三维的肺“类器官”。在实验室培育的肺样组织可用于研究疾病，包括特发性肺纤维化，该疾病通常很难用常规的方法来进行研究。

“虽然我们还没有创建一个功能齐全的肺，但是我们已经能够提取肺细胞，并且将它们放置在正确的几何间距和模式中模拟人的肺，”小儿血液科/肿瘤学的副教授兼本研究的主要作者布丽奇特·冈珀茨博士称。

特发性肺纤维化是一种慢性肺部疾病，其特征是肺部布满疤痕。该疤痕会令肺部厚实和坚硬，随着时间的推移，这会逐渐地发展为恶化性呼吸困难和大脑及重要器官缺氧。在确诊后，大部分患病患者的存活时间大约为三到五年。虽然研究人员并不清楚是什么原因在所有病例中导致特发性肺纤维化的，但是一小部分患者的疾病来自于家族遗传。此外，吸烟以及接触某种类型的灰尘也有可能增加患病风险。

为了研究基因突变或药物对肺细胞的影响，研究人员此前一直依赖于二维细胞培养物。但是，当他们从特发性肺纤维化患者的体内提取细胞并且在这些平面培养物上培育它们时，该细胞显示似乎是健康的。“科学家们确实无法在培养皿中模拟肺疤痕，”UCLA广泛干细胞研究中心的一位成员贡佩尔表示。无法在实验室中模拟特发性肺纤维化使得人们很难研究该疾病的生物学以及设计可能的治疗方案。

贡佩尔及她的同事们开始利用由成人肺中提取的细胞所创造出的干细胞。他们利用这些细胞涂覆粘性水凝胶珠，然后他们将这些珠渗入到小孔中，每个孔仅7毫米宽。在每个孔内，肺细胞在该珠周围生长，该珠将它们连接在一起并且形成一个均匀分布的三维图形。为了展示这些微小的类器官模仿了实际的肺结构，研究人员将实验室培育的组织与真实的人类肺部进行了比较。

“这项技术非常简单，”材料科学与工程系的研究生兼本论文的第一作者丹·威尔金森表示。“我们能够制造成千上万个类似于肺并且包含了患者特定细胞的组织的可复制品。”

此外，当威尔金森和冈珀茨向3-D培养物加入某些分子元素时，肺部产生了类似于那些在特发性肺纤维化患者的肺中所看到的疤痕，这种现象是无法通过使用这些细胞的二维培养物来实现的。

利用新的肺组织体，研究人员将能够研究肺疾病的生物学基础，包括特发性肺纤维化，并且也能够测试该疾病的潜在治疗方法。为了研究个体的疾病，或什么药物在他们的病例中效果最好，临床医生可以收集该患者的细胞，将它们转变为干细胞，诱使这些干细胞分化为肺细胞，然后在三维培养物中使用这些细胞。由于其能够轻易地一次性创造许多微小的组织体，研究人员可以筛选许多药物的效果。“这是精密医学和个性化治疗方法的基础，”冈珀茨表示。

除了冈珀茨和威尔金森，其他研究人员有普里西·微杰瑞里、阿卜杜·杜拉、史蒂芬·乔纳斯博士、马纳什·保罗、萨尔范那·卡如姆巴亚姆和布鲁斯·邓恩，所有这些人员都来自UCLA，以及在本研究期间在UCLA工作的杰克里·阿尔瓦-奥尼拉斯、珍妮弗·苏克雷博士和韦德·里查德森。