把肺泡上皮与支持细胞纳入三维模型
肺纤维化研究需要能够呈现人肺泡组织变化的模型。江原国立大学(Kangwon National University)、高丽大学(Korea University)及 NEXEL 团队在 Cell Death Discovery 报道了人多能干细胞来源肺泡类器官,并用这一体系测试抗纤维化候选蛋白 NP-011。
团队先将干细胞分化为肺泡相关细胞,再把第 21 天的细胞形成均一聚团,继续培养 6 天。类器官包含肺泡祖细胞、Ⅰ型和Ⅱ型肺泡上皮细胞,以及间充质支持细胞;研究用相应标志物染色和基因表达确认这些成分。
建模时,每个低吸附圆底 96 孔板孔加入约 50,000 个细胞,形成聚团后转入低吸附培养板。其三维结构可见肺泡囊样形态和多层上皮,为同时测量组织变化、胶原沉积和信号蛋白提供实验材料。
用 TGF-β1 诱导变化,再测试 NP-011
研究以 25 ng/mL TGF-β1 处理类器官 72 小时,观察到 COL1A1、COL1A2 等胶原相关基因以及肌成纤维细胞相关标志增加。天狼星红染色显示胶原沉积增加,α-SMA 染色及蛋白检测也出现相应变化。
NP-011 是乳脂球表皮生长因子 8(milk fat globule-EGF factor 8,MFG-E8)的结构截短形式,去掉了原蛋白的 C2 结构域。研究以 500 ng/mL NP-011 测试其作用,类器官中的胶原、纤连蛋白及多项纤维化相关基因表达下降。
蛋白检测显示,NP-011 对 ERK 磷酸化的抑制较明显,对 SMAD2/3 磷酸化的影响较弱。作者据此将非经典 ERK 信号变化列为抗纤维化作用的相关机制,结合组织染色和胶原量的变化进行解释。

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原代细胞和患者成纤维细胞补充验证
团队还在人原代肺泡上皮细胞中观察了 NP-011 的相关作用,并在 2 名肺纤维化患者来源的成纤维细胞中测试 TGF-β1 诱导的 α-SMA 表达。后者采用多浓度药物处理与高内涵成像,比较肌成纤维细胞相关变化。
这些测试分别使用类器官、原代上皮细胞和患者成纤维细胞,检测范围包括基因表达、蛋白及细胞表型。类器官提供多细胞三维组织背景,单独细胞体系则补充观察特定细胞类型对 NP-011 的反应。
小鼠与巨噬细胞实验观察体内作用和胶原清除
在博来霉素诱导的小鼠肺纤维化模型中,NP-011 降低了纤维化面积、胶原含量等指标。团队比较静脉与气管给药,并把 NP-011 与吡非尼酮、尼达尼布进行体内比较,几种处理均减轻了该模型中的纤维化变化。
为进一步观察胶原清除,研究把 THP-1 细胞分化为巨噬细胞,加入荧光标记的Ⅰ型胶原。NP-011 处理后,摄取胶原的细胞比例增加;小鼠组织染色也显示巨噬细胞与胶原的相关变化。作者据此提出,NP-011 的作用可能同时涉及减少沉积与促进已有胶原清除。
肺泡类器官本身尚未包含巨噬细胞和微血管。作者提出,后续加入这些成分可进一步研究免疫状态、组织结构与药物反应;同时,不同干细胞系的分化能力和培养条件也需要标准化评价。