成功生成能夠產生肺泡類器官的人 iPS 細胞衍生的間充質細胞，相關研究發表在Cell Reports Methods上。

類器官技術是生物科學研究的有力工具。此前，人胎肺成纖維細胞（HFLFs）已被用于促進肺泡類器官的發育，但HFLFs在類器官系統中具有異源性的局限性，因此它們無法復制個體的生物環境。為了解決這一限制，京都大學的研究小組生成了誘導多能干細胞衍生的間充質細胞 (iMES)，這些細胞具有開發肺泡類器官的能力，旨在模擬生態環境和疾病。

間充質細胞對于器官發育是必需的。在肺中，遠端尖端成纖維細胞有助于肺泡和氣道上皮細胞分化和穩態。在這里，該小組報告了一種方法，從產生人類誘導的多能干細胞（IPSC）衍生的間充質細胞（IMES），通過上皮 – 間質相互作用誘導人類IPSC來源的人類IPSC衍生的肺泡和氣道上皮譜系成纖維細胞。

通過對皮膚和肺成纖維細胞的轉錄組比較，其相應重編程的IPSC衍生的IMES，我們發現IMES具有肺間隙的特征，具有誘導肺泡2型（AT2）細胞的潛力。特別是在IMES中表達的RSPO2和RSPO3直接導致器官形成過程中AT2細胞誘導。我們證明，IPSC衍生的總肺泡類器官有助于表征對流感（H1N1）病毒的反應和嚴重的急性呼吸綜合征冠狀病毒2（SARS-COV-2）感染，證明了它們用于疾病建模的效用。

呼吸吸入氧氣并排出二氧化碳，這種氣體交換發生在肺部的肺泡中。肺泡含有參與實際氣體交換的 1 型肺泡上皮細胞 (AT1) 和產生表面活性劑以防止肺泡空間塌陷的 2 型肺泡上皮細胞 (AT2)。上皮細胞和間充質細胞之間的相互作用對肺泡發育至關重要。

在之前的一項研究中，京都大學的研究小組通過與人胎肺成纖維細胞 (HFLF) 共培養，生成了含有 AT1 和 AT2 細胞的肺泡類器官，并將其用于疾病建模。這項新研究旨在創建可以誘導肺泡上皮細胞的 iPS 細胞衍生的間充質細胞(iMES) ，而無需使用 HFLF。

iMES 與源自 iPS 細胞的肺祖細胞的 3D 共培養產生的 iMES-AO 的顯微圖像。

該研究小組成功生成了可誘導肺泡類器官（iMES-AOs）的iMES，該類器官不僅包括AT2細胞，還包括AT1細胞、肺神經內分泌細胞和纖毛細胞。此外，他們證明 iMES-AO 可用于流感病毒和 SARS-CoV-2 感染模型。

未來，iMES-AOs有望用于肺發育和再生醫學以及呼吸系統疾病模型的研究。

這項研究的結果于2022 年 9 月 19 日 在線發表在Cell Reports Methods上。

More information:?Koji Tamai et al, iPSC-derived mesenchymal cells that support alveolar organoid development,?Cell Reports Methods?(2022).?DOI: 10.1016/j.crmeth.2022.100314