专门的肺细胞出现在发育中的胎儿中，比科学家先前认为的要早得多。本周在“美国国家科学院院刊”上发表的一项新的动物研究报告说，在肺部产生气体交换的微小隔室成为肺泡的细胞如何在产前生命的早期就开始发挥其专门作用。来自宾夕法尼亚大学佩雷​​尔曼医学院和费城儿童医院(CHOP)的研究人员表示，调查活跃在这种生物事件中的胎儿信号通路可能为治疗早产和其他肺损伤引起的肺损伤提供未来的机会。

研究小组的重点是呼吸的基本功能 - 关键细胞内氧气和二氧化碳的交换，称为肺泡1型和2型细胞。同一研究小组此前在小鼠和人的肺部确定了一种新的细胞谱系，他们称之为肺泡上皮祖细胞。这项新研究使用单细胞RNA测序分析，蛋白质表达研究和新的谱系追踪工具来揭示胎儿小鼠模型中早期肺形成的细节。

宾夕法尼亚大学心肺生物学中心主任Edward E. Morrisey博士，宾夕法尼亚大学心血管医学助理教授Rajan Jain博士，CHOP儿科心脏病专家David B. Frank博士，共同作者在研究上。

研究人员有兴趣破译细胞如何形成其身份的基础 - 基本上，为什么细胞变成肺细胞而不是心脏细胞。特别是，了解肺的形成方式至关重要，因为许多过早出生的婴儿的器官形成不良。“我们发现肺细胞的预期命运要比预期更早，这是朝着能够开发新疗法迈出的关键一步，”Jain说。

肺泡细胞在小鼠和人类中具有相似的特征，两者都具有相似的潜在基因，蛋白质和信号系统，因此在当前小鼠研究中发现的生物学机制与这些细胞如何在人体中起作用有关。弗兰克说：“这种细胞规格在肺部发育的早期开始，并且在整个胎儿的妊娠过程中逐渐使早期肺泡出现种子。”

研究小组发现肺泡细胞的规格与早期肺部形成同时开始，因为正在发育的胚胎中的细胞开始分开并分支成专门的结构，如气道和肺泡。许多肺细胞在分支形态发生过程中致力于“细胞命运”，即它们的特殊作用，这种形态发生在形成成为肺泡的囊状结构之前发生。

“这些专门的肺泡细胞的早期存在可能解释了这样一个事实，即即使肺部发育不全，仍有少数极早产儿存活，”弗兰克说。他补充说，由于除了肺部系统之外的许多其他器官系统在极早产儿中仍然不发达，在这种情况下发病率和死亡率仍然很高。

研究小组计划进一步探索他们的研究结果如何最终有助于未来的治疗。更好地了解肺部发育可能会导致再生医学的潜在工具，可能是通过操纵关键信号通路或新型祖细胞靶标在早产或受累肺部疾病损伤后生长新的肺组织。