Cell：科学家首次培育出具有完整血管网络的微型肺部组织！为肺血管疾病提供了新的见解

来源：100医药网 2025-07-15 11:46

在一项具有里程碑意义的研究中，加州大学洛杉矶分校（UCLA）的研究团队利用诱导多能干细胞（iPSCs），成功培育出具有完整血管网络的肺部和肠道类器官。这些微型器官不仅在结构上与真实器官高度相似，还具备相应的生理功能，为疾病研究、药物测试及个性化治疗提供了强大的新工具。

相关研究结果发表于《细胞》杂志。

论文共同通讯作者、加州大学洛杉矶分校的Mingxia Gu博士说道， 人类发育的早期阶段在许多方面仍是一个未解之谜。这种新的肺类器官血管化方法通过更准确地重现自然器官发育过程，逐步揭开这一未解之谜。

实验的关键突破与方法

本研究中，研究团队通过精确调控骨形态发生蛋白（BMP）信号通路，在三维胚胎体中同时分化中胚层和内胚层细胞，实现了肺部和肠道类器官的血管化。这种创新方法不仅优化了类器官的细胞类型多样性、三维结构和成熟度，还显著提高了细胞存活率。实验中，他们发现，通过调整BMP信号的时序和强度，能够在早期阶段平衡中胚层和内胚层的比例，从而影响类器官的前后轴（A-P）模式形成，为后续的组织特化奠定基础。

攻克历史上难以研究的疾病

研究团队将这一技术应用于一种名为肺泡毛细血管发育不良伴肺静脉错位（ACDMPV）的罕见先天性疾病。这种疾病由FOXF1基因突变引起，导致肺部血管发育异常，目前尚无有效治疗方法。

通过从患者干细胞中培育出血管化肺类器官，研究人员首次成功再现了疾病的血管缺陷和继发性上皮异常。这一突破性成果不仅验证了新模型在疾病研究中的潜力，还为揭示细胞间相互作用在疾病发生中的作用提供了新视角。

让微型肺部更具真实感

尽管这些类器官已经具备了完整的血管系统，但它们的发育阶段仍类似于人类胎儿的肺部和肠道。为了进一步提升其生理功能和成熟度，研究人员计划引入模拟呼吸的机械拉伸和空气暴露等物理因素。此外，团队还致力于扩大生产规模，以生成大量类器官用于药物筛选和毒性测试，从而减少对动物模型的依赖。

综上，这一研究不仅为肺部和肠道疾病的机制研究提供了新的视角，还为个性化医疗和再生医学开辟了新的路径。未来，这些血管化类器官有望与微流控芯片技术结合，用于研究免疫细胞与内皮细胞的动态相互作用，甚至探索移植排斥反应的机制。

研究团队强调，尽管目前的类器官模型尚未完全成熟，但通过进一步优化培养条件，如引入氧气梯度和机械刺激，有望实现更接近成人器官的功能特性。这一技术的广泛应用将为器官芯片和人体模型系统的研究注入新的活力。（100yiyao.com）

参考文献：

Yifei Miao et al, , Cell (2025). DOI: 10.1016/j.cell.2025.05.041.