人肺泡与肺泡间隔的完整扫描电镜主题图。
人肺泡结构的扫描电镜主题图。(David Gregory & Debbie Marshall / Wellcome Collection;CC BY 4.0)

用混合肺细胞构建促纤维化筛选体系

肺泡损伤后,肺泡 2 型细胞需要向承担气体交换的肺泡 1 型细胞转变。美国 Novartis 研究团队在 Communications Biology 报告一种化合物筛选体系,把肺泡上皮与间质、免疫细胞共同培养,寻找在促纤维化条件下仍能增加肺泡 1 型细胞相关信号的分子。

模型来自 8–13 周龄雄性 Hopx-GFP 小鼠的远端肺组织。团队保留混合细胞群,在 384 孔板中每孔接种 10,000 个细胞,使用含 50% Matrigel 的培养体系。Hopx 对应的绿色荧光蛋白(GFP)信号用于追踪肺泡 1 型细胞相关分化。

从培养开始同时加入 0.5 ng/mL 转化生长因子 β1(TGF-β1)与 10 μM 待测化合物,以 30 μM galunisertib 作为阳性参照。培养第 10–11 天加入活细胞染料,24 小时后成像;图像分析分别计算有绿色信号的球体数量和累积荧光强度。

从 100 个命中分子中优化活性

初筛覆盖 16,800 种化合物。球体数量和累积荧光均超过相应中位数加 3 倍标准差的 100 个分子,被纳入后续筛选。该规则同时考虑结构数量和分化相关信号,减少只依据总荧光选择候选的情况。

以球体数量计算,初始候选 LA-13-ZS70 的半数有效浓度(EC50)为 376 nM,随后优化分子 DB-11-BE87 的相应值为 151 nM。转录检测显示,后者增加 Hopx 及其他肺泡 1 型细胞标志,同时伴随较小幅度的肺泡 2 型细胞标志变化。剂量曲线在单次实验中为每个浓度设置 4 个独立孔,并有 96 个未处理孔作参照。

DB-11-BE87 在只含肺泡上皮细胞的培养中,未增加绿色球体数量或 Hopx 表达。这一差别提示,间质等非上皮细胞可能参与候选分子的作用;后续分析进一步考察这些细胞与上皮分化的关系。

候选分子减少培养后期的异常细胞状态

团队以培养第 0 天为基线,在第 1、3 和 11 天进行单细胞转录分析,比较溶剂、DB-11-BE87 及活性较低的类似物 QA-92-TQ17,共分析 117,450 个通过质量筛选的细胞。各条件有 3–4 个培养样本,来自同一次实验。

第 3 天,候选分子尚未明显改变肌成纤维细胞形成;到第 11 天,DB-11-BE87 组的肌成纤维细胞减少,过渡状态成纤维细胞增加,Fn1 与 Krt8 高表达的异常上皮细胞也减少。RNA 速度分析提示上皮分化轨迹发生变化,但这些轨迹来自转录状态推断。

间质细胞中的芳香烃受体(AHR)相关基因变化,使团队进一步测试 3 种已知 AHR 激动剂与 2 种拮抗剂。激动剂增加绿色球体相关指标,拮抗剂使其下降;另外的报告基因试验也检验了 AHR 活性。DB-11-BE87 的直接结合靶点及其效应是否完全依赖 AHR,仍需要靶点和遗传干预实验。

在人源肺泡模型中继续检验候选效应

研究从培养开始同步施加 TGF-β1 和化合物,当前结果对应这一共同培养条件;作者提出下一步需要在人源肺泡模型和动物体内检验候选作用。

来源与延伸阅读

  1. Triggering AHR resolves TGF-β1 induced fibroblast activation and promotes AT1 cell regeneration in alveolar organoids. Communications Biology (2025). ↗