从供者 iPSC 建立两类呼吸系统模型
俄罗斯医学遗传研究中心（Research Centre for Medical Genetics）等团队在 International Journal of Molecular Sciences 比较了人诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPSC）来源气道与肺类器官的细胞组成，并检验福斯科林诱导膨胀能否反映囊性纤维化跨膜电导调节因子（cystic fibrosis transmembrane conductance regulator，CFTR）的功能。研究重点是建立呼吸组织的功能检测模型，为后续 CFTR 调节剂研究提供参照。
团队采用这些 iPSC，依次获得内胚层、前肠内胚层及肺祖细胞，再在 Matrigel 中建立类器官。细胞组成研究包括 1 名健康供者的细胞系，以及 5 名囊性纤维化患者来源的 7 个细胞系。
气道培养条件和肺培养条件不同。团队没有先分选肺祖细胞再成团，而是在相应培养环境下形成类器官，随后通过标志物和功能检测判断所得细胞组成。
气道与肺类器官具有不同细胞组成
气道类器官包含近端上皮祖细胞、基底细胞、Club 细胞及杯状细胞相关标志。肺类器官除这些成分外，还表达远端肺祖细胞和肺泡Ⅰ型、Ⅱ型细胞的相关标志。
部分标志物的位置与预期不同，例如 SOX2 和 TP63 在气道类器官细胞中出现细胞质定位。作者结合不同分化时间的染色讨论这一现象，细胞组成的判断因此包含表达和定位两个层面。
这样的表征帮助明确功能实验测试的是哪类组织。气道和肺培养所得细胞并不相同，膨胀反应也按各自模型分别比较。
福斯科林刺激后，健康模型的面积增加
研究采用福斯科林诱导膨胀检测来评价 CFTR 功能。功能比较使用 1 名健康供者和 2 名 F508del 纯合患者来源的模型。团队在分化第 22 天或之后加入 10 μM 福斯科林，以处理前和 24 小时后的图像计算类器官面积。
健康来源气道类器官的面积约增至基线的 2.4 倍，肺类器官约为 5.7 倍。F508del 纯合突变来源的相应模型约为 1.2 倍和 1.1 倍，两者未显示同样的显著面积增加。作者认为，肺类器官中较高的 CFTR 表达可能解释较强的膨胀反应。
研究比较的是图像分割得到的二维面积。每组分析约 30–150 个类器官，功能实验来自 2 次独立实验，这些数量与供者人数分开计算。
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染色条件需要配合较长的功能观察
团队在优化中发现，10 μM Calcein Green 染料可在 24 小时观察内导致类器官损伤，因此气道模型采用 0.01 μM，肺模型采用 1 μM。图像分析根据荧光确定边界，并以同组处理前面积归一化。
气道培养液中的部分影响环磷酸腺苷的添加物，也在功能分析前移除。培养和检测条件的调整使福斯科林刺激反应能够在相同时间窗内比较。
功能检测为 CFTR 药物研究提供模型基础
作者提出，呼吸系统类器官可为 CFTR 调节剂研究提供更接近目标组织的功能检测模型。本次实验直接验证的是健康与突变来源类器官的膨胀差异，没有进一步测试治疗性 CFTR 调节剂。
研究把细胞组成、染色条件和功能刺激结合起来，确定两类呼吸系统模型的检测条件，并保留它们在同一刺激下的反应幅度差异。这些结果为后续比较 CFTR 调节剂提供了健康和突变模型参照。