研究人员从患者的细胞中创建人类气道干细胞

研究人员通过对取自患者的血细胞进行重编程，首次在体外成功地从诱导多能干细胞中培育出了气道基础干细胞。鉴于气道基底细胞被定义为气道的干细胞，因为它们可以在损伤时再生气道上皮细胞，这项研究可能有助于加快对影响气道的疾病的研究，包括COVID-19、流感、哮喘和囊性纤维化。该研究由波士顿医学中心再生医学中心和波士顿大学(CReM)的研究人员领导，并与德克萨斯大学休斯顿健康科学中心(UTHealth)合作，这些发现代表了气道再生的关键第一步。这将推进再生医学领域，因为它涉及呼吸道和肺部疾病。

出版于细胞干细胞，新型研究概述了如何有效地产生和净化大量呼吸道基础干细胞使用患者样品。这允许在实验室中开发个体，疾病特异性的气道基底干细胞，该实验室可用于发育疾病模型，这可能最终导致药物开发和可以测试有针对性药物方法的平台。研究的调查结果和细胞将自由地分享CREM的“开源生物学”哲学，或分享将有助于推进全球科学的信息和调查结果。

“简单地说，我们已经开发了一种方法来重现实验室的患者特定的气道基础细胞，最终目标是能够为呼吸疾病患者再生通气道，”芬恩霍金斯，MB，BCH，肺殖民医学家说Boston Medical Center的医师科学家，Crem和肺部中心的主要调查员和研究的第一作者。

“这些结果可能导致更好的理解，从而导致各种气道疾病的治疗，”福伊特的联合第一作者和博士后研究员博士·苏祖基说。例如，囊性纤维化是由所有气道细胞中存在的遗传突变引起的。“如果我们能做到多能干细胞使用囊性纤维化患者的样本，纠正突变，用纠正后的气道基细胞替换有缺陷的气道细胞，这些细胞在基因上是相同的，我们可能最终能够治愈这种疾病，以及未来使用同样的技术治愈其他疾病，”霍金斯补充道。

诱导多能干细胞是可以产生任何细胞或组织的主干细胞人体。它们是通过将人类样品（例如一滴血液）重编程为类似于胚胎干细胞的细胞，包括在器官内形成不同细胞类型的细胞群体。对于这项研究，研究人员建立了在实验室中产生气道干细胞群的方法。这些是人类气道中的重要细胞类型，其维持气道中的细胞衬里，包括制造粘液和将粘液向上和从肺部推出的细胞。

研究人员首先用编码荧光蛋白的遗传序列首先设计诱导的多能干细胞，该遗传序列将允许它们可视化，跟踪和净化基底细胞。然后，研究人员转向研究胚胎和在本领域的工作开始，以确定基础形式如何随着肺部发展。通过用一系列步骤操纵诱导多能干细胞，旨在模拟肺部发展期间的研究人员在其外观方面成功地产生了与人类气道基底细胞高度相似的细胞，他们表达的基因，最重要的是它们的能力两者都增殖并形成了气道的其他细胞类型。称为脂肪细胞的细胞能够使用啮齿动物气管模型再生体内气道。

由此产生的脂肪细胞，由各种患者制成肺部疾病，还能够模拟影响那些患者的气道疾病，包括患有哮喘气通的特征的粘液细胞，导致囊性纤维化的氯化物通道功能障碍以及患有疾病原发性睫状体瘤的纤毛的缺陷。这种方法将使未来的机会能够研究这些遗传变化，以及如何扭转它们以治愈人类疾病。从实际的角度来看，伊巴塞尔细胞在实验室的特殊培养条件下会良好地生长，使它们能够大量制作，并且特定于患者基础细胞可以种植、冷冻，用于未来的工作，并与更广泛的研究社区分享。

“我们展示了这些脂素体细胞模拟人类发展和疾病的潜力，提供了他们对呼吸气道上皮的能力的证据，”霍金斯也是波士顿大学医学院的助理医学教授。“我们预计这将是一个重要的突破，并将有助于气道疾病的新见解和治疗方案，因为我们的结果克服了目前限制了该领域进展的几个重要障碍。”

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