人肺再生成為現實！中國完成世界首例成體肺幹細胞移植！

摘要

同濟大學左為教授團隊在國際上率先報導了利用成年人體肺幹細胞培養和移植技術再生肺臟的突破性工作。

肺相關疾病是全球死亡的第三大原因。致命性肺疾病，如慢阻肺、肺纖維化和支氣管擴張的特點是不可逆的、進行性損壞肺組織。使肺組織再生，如果成功，將是現代醫學的重大突破。幹細胞，或許是這些患者的最後希望。

同濟大學左為教授團隊近日發表了「Regenerationof functional alveoli by adult human SOX9+ airway basal cell transplantation」的研究論文，在國際上率先報導了利用成年人體肺幹細胞培養和移植技術再生肺臟的突破性工作。該成果發表於Protein & Cell雜誌最新一期。

早在2015年時，左為教授在在小鼠肺內發現了p63+/Krt5+的成體幹細胞具有再生肺臟的潛能，文章發表於Nature雜誌。

經過不斷的研究，左為教授團隊終於在肺部支氣管上皮的凹陷皺褶位置，發現了零星的SOX9+標記的基底層細胞(SOX9+ Basal Cell, BC)具有肺幹細胞的潛能。通過運用支氣管鏡刷檢的方法，從微量的成人活體樣本中嘗試分離擴增這類肺幹細胞。每一次刷檢取得的細胞中，大約有0.2%的細胞是肺幹細胞。經過不斷嘗試，最終建立起一套完善的體系，可以從少至單個幹細胞起始，對細胞進行大規模克隆樣擴增。擴增多個代次之後的幹細胞依然保持遺傳性狀和分子表型的穩定。

從此之後，無論針對健康人還是肺病患者，都可以運用這套功能強大穩定的系統對其肺幹細胞進行分離擴增。

SOX9+標記的基底層細胞的培養與分析

為了檢驗肺幹細胞再生肺組織的能力，左為團隊將肺病患者的肺幹細胞標記上GFP熒光之後，經氣管移植到免疫缺陷小鼠受損的肺內。移植之後三周，可以看到人的肺幹細胞大面積整合到小鼠的肺內，形成了「人-鼠嵌合肺」。進一步的組織學分析表明，幹細胞移植成功地在小鼠肺內再生出了人的支氣管和肺泡結構。更重要的是，人的肺泡周圍還募集了小鼠的毛細血管。通過納米金追蹤技術顯示，這些新生的肺泡和毛細血管是有功能的。接受幹細胞移植之後的小鼠肺內纖維化損傷區域被新生的人體肺泡替代。動脈血氣分析表明小鼠的肺功能也得到了恢復。

另外，研究人員發現只有從肺部支氣管來源的成體幹細胞才具有再生肺臟的功能。而其它部位來源的幹細胞，無論是上皮組織幹細胞還是間充質幹細胞，都不具備再生肺組織的功能。由此可見，成體幹細胞在組織再生功能方面，是非常「專一」的。此外，研究人員還發現如果將一種臨床上抗肺纖維化的葯吡菲尼酮與肺幹細胞一起應用到動物身上，可以進一步提升移植效率——這一過程與TGFβ/Smad信號轉導通路有密切關聯。

在此次實驗中，研究團隊成功在患者肺部支氣管上皮分離出 SOX9+ 陽性的肺臟幹細胞並將其應用於臨床實驗中，術後 3~12 個月，患者肺功能有效改善且保持良好。該研究發表於《Protein & Cell》雜誌上。

圖 自體SOX9+ BC移植：試驗性臨床研究。（A）培養的SOX9+ BCs來自於兩例支氣管擴張患者。（B）顯示移植到患者1/患者2每個肺葉的SOX9+ BCs (×107)數量。5個肺葉被標記為不同的顏色，注意患者1十年前進行了左下肺葉切除術。（C）連續CT掃描顯示患者2自體SOX9 + BC移植1年後支氣管擴張（黃色方塊）的恢復區域。（D）兩例患者肺功能和運動能力的測量：FEV1，FVC，DLCO/VA顯示為絕對值和預測水平的百分比> 80％被視為正常

此論文中的兩位支氣管擴張患者是最早接受自體肺幹細胞移植的，距論文發表已有超過一年半的時間。移植一年之後兩例患者均自述咳嗽、咳痰和氣喘等癥狀出現改善。CT影像學顯示其中一例患者的支氣管擴張結構一年之後呈現局部修復情況（圖）。肺功能檢測提示移植幹細胞一個月之後肺功能並未好轉，而三個月之後各項肺功能即開始出現好轉並保持到一年之後。

參考文獻

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SOX9+ airway basal cell transplantation.Protein Cell. 2018; 9(97):

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