间质性肺炎是肺部的气体交换场所——肺泡发生了炎症和损伤、导致无法顺利获取氧气的疑难病症,其病因多样,患者会逐渐出现呼吸衰竭。从技术上来说,肺部细胞很难培养,使用患者自身细胞的呼吸系统疾病研究一直难以取得进展。
日本京都大学研究生院医学研究科在与京都大学iPS细胞研究所共同开展的研究中,利用患有遗传性间质性肺炎的赫曼斯基普德拉克综合征(HPS,白化病综合征的一种)2型患者的iPS细胞,培养了肺泡上皮细胞并进行解析,发现负责肺表面活性物质储存和分泌的结构“板层小体”存在异常。
研究概要
板层小体分泌的肺表面活性物质对于肺部正常工作起着非常重要的作用,这一发现表明,板层小体异常可能与HPS2型患者罹患间质性肺炎有关。曾有研究显示,在其他间质性肺炎中,板层小体异常和肺表面活性物质分泌减少可能与疾病的发生和发展有关。采用iPS细胞的间质性肺炎的未来研究备受期待。
在此次研究中,京都大学研究生院医学研究科在京都大学iPS细胞研究所的协助下,利用患有遗传性间质性肺炎的HPS2患者的细胞,培养了iPS细胞(疾病特异性iPS细胞),以及通过基因组编辑对其基因异常进行了修复的细胞(基因修复iPS细胞)。
利用这两种iPS细胞培养肺细胞并进行比较发现,在源自疾病特异性iPS细胞的肺泡上皮细胞内,板层小体的分布出现异常。这个现象与HPS2患者的免疫细胞中,分泌小泡无法移动到分泌面的现象类似,这表明,在HPS2患者的肺泡上皮细胞中,分泌小泡的移动也存在异常。
另外,用电子显微镜确认源自疾病特异性iPS细胞的肺泡上皮细胞时,观察到了疑似大片融合的板层小体。而在HPS患者和HPS模型小鼠的研究中,也发现了相同的现象。此外,研究人员还分析了利用疾病特异性iPS细胞和基因修复iPS细胞培养的肺泡上皮细胞对促进肺表面活性物质分泌的药物的反应。
此次的研究中,观察到很多动物模型和HPS2患者的其他种类细胞研究中发现的现象,这表明,利用人源iPS细胞培养的肺泡上皮细胞可应用于使用患者自身细胞的研究,但源自患者自身的细胞以前很难获得。另外,研究人员还发现,针对肺泡上皮细胞中表达的NaPi2b蛋白质的抗体,可用来从成人的肺部和利用iPS细胞培养的肺泡上皮细胞中,筛选对于肺干细胞非常重要的2型肺泡上皮细胞,这会对今后呼吸系统疾病的研究做出巨大贡献。
相关论文已于2019年2月15日发表在国际学术杂志《干细胞报告》(Stem Cell Reports)的网络版上。
文 JST客观日本编辑部
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