人胚胎干细胞源肺类器官平台的建立与应用

论文摘要

人胚胎干细胞（hESCs）定向肺细胞分化己由传统的2维单层细胞分化逐渐转变为3维立体环境下的类器官分化。hESCs源的肺类器官含肺近端气管及远端肺泡的多种细胞类型如:纤毛细胞,goblet细胞,basal细胞,club细胞,未成熟的I型肺泡细胞（PDPN+/SOX9+）和Ⅱ型样的肺泡细胞（SPC+/SOX9+）。已有的肺类器官分化平台成本高周期长,本课题围绕hESCs源肺类器官分化展开,建立经济的分化平台,探讨其在肺发育及细胞治疗方面的应用。第一章用6个细胞因子或小分子化合物建立经济的hESCs源肺类器官分化平台,qRT-PCR监测分化过程中肺系基因如:NKX2.1，P63,SOX2，SOX9,MUC5AC，CC10,SPC及SPB等的表达,结果显示肺干细胞基因（NKX2.1,P63,SOX2,SOX9）在分化过程中上调,至晚期下调,而肺终末细胞基因（MUC5AC，CC10,SPC，SPB）在分化过程中逐渐上调。免疫荧光染色检测到相应标志物的表达,透射电镜观察到II型肺泡细胞特异的细胞器板层小体及纤毛的“9+2”微管结构,表明成功建立经济型的肺类器官分化平台。第二章应用肺类器官分化平台模拟肺发育,将体外分化至不同时间的肺类器官（D21,D31及D41）移植至NSG小鼠肾包膜下。D21肺类器官移植14天仍呈肺干细胞状态（NKX2.1+，P63+，SOX9+，AQP5-，SPC-）,移植100-120天分化出人肺泡祖细胞（BP细胞,PDPN+/SPC+/SOX9+）。D41肺类器官移植100-120天分化为成熟样的I型肺泡细胞（PDPN+;SPB-/AQP5+/SOX9-）,移植物含间质、血管及神经,呈器官样的状态,表明肺类器官分化平台可以研究肺发育。第三章应用肺类器官细胞治疗肺损伤模型动物,探讨供体细胞能否修复模型NSG小鼠肺固有结构和功能。移植5周后Pool及CD47high组的供体细胞存活且呈连续的假复层上皮样分布于模型小鼠肺近端支气管,分化为多种假复层上皮细胞,如纤毛细胞（acetylated tubulin+）及club细胞（CC10+）等。移植6周,小鼠肺功能如气道阻力（Penh）及50%潮气量呼气速度（EF50）等得到缓解（*P<0.05）。移植16周未见成瘤,细胞仍呈假复层柱状上皮样排布,分化为多种假复层上皮细胞。CD47high细胞分化为纤毛细胞及形成的假复层上皮的细胞高度更高（*P<0.05）,转录组的数据表明其高表达上皮,肺祖细胞,近端气管及胚胎肺早期发育的相关基因,提示CD47high细胞为一群肺系特化的细胞且治疗效果更佳。本研究得出以下结论:1.建立仅用6个细胞因子或小分子化合物的经济型hESCs源肺类器官分化平台;2.首次分化得到人肺BP细胞（PDPN+/SPC+/SOX9+）及成熟样的Ⅰ型肺泡细胞（PDPN+;SPB-/AQP5+/SOX9-）,移植物含类似肺的间质、血管及神经,呈器官样的状态;3.肺类器官细胞能在肺损伤模型动物肺内存活,呈连续的假复层上皮样分布,分化为多种假复层上皮细胞,能缓解模型小鼠肺功能。

论文目录

文章来源

类型: 博士论文

作者: 陈勇

导师: 荣知立

关键词: 人胚胎干细胞,类器官,肺分化,移植,肺损伤,细胞治疗

来源: 南方医科大学

年度: 2019

分类: 基础科学,医药卫生科技

专业: 生物学,基础医学

单位: 南方医科大学

基金: 国家自然科学基金面上项目,“人胚胎干细胞治疗肺损伤的免疫耐受新策略”,项目号:81670093

分类号: R329.2

总页数: 115

文件大小: 7165K

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