20多年来，领导这项工作的科学家们一直在寻求一种将细胞移植到受损肺组织中的方法，目的是再生肺气道或肺泡。 他们怀疑，为了使移植物具有长寿命和功能性，重建肺的干细胞或祖细胞“室”（有时也称为干细胞生态位）非常重要。 他们首先专注于开发在实验室中使用多能干细胞改造每个肺干细胞或祖细胞的方法，然后开发将这些细胞移植到肺部受伤的实验小鼠模型中的方法。

在他们的研究“通过原代或多能干细胞衍生的基底细胞移植进行气道干细胞重建”中，CReM 研究人员将重点放在肺气道上。 这些气道内衬有上皮细胞，上皮细胞中含有被称为“基底细胞”的干细胞，负责在一生中维持这些气道。

“通过在实验室培养皿中将实验模型和人类多能干细胞分化为气道基底细胞，我们能够使用这些细胞在体内（活体组织中）重建受损模型气道的干细胞区室。 这导致工程基底细胞在免疫活性模型中终身植入。 因为这些细胞被移植为基底细胞，即气道的正常干细胞，它们能够通过分裂自我更新或复制自身，并产生其他细胞类型，共同形成功能性气道上皮，”通讯作者解释道。 Darrell Kotton 医学博士、波士顿大学 Chobanian & Avedisian 医学院 David C. Seldin 医学教授兼 CReM 主任。

在他们的第二篇论文《将 PSC 衍生的肺上皮细胞持久肺泡植入免疫活性小鼠》中，CReM 研究人员将肺气囊（即肺泡）作为目标。 科顿和他的团队开发了将工程细胞移植到肺泡中的方法，肺泡是肺部负责气体交换的区域。 移植的细胞形成两种类型的肺泡细胞，称为 1 型和 2 型肺泡细胞。 由于 2 型肺细胞在整个生命过程中充当肺泡的祖细胞，因此从移植的工程细胞中形成新的 2 型肺细胞可确保细胞自我更新和分化，以长期维持肺泡。

研究人员认为，利用多能干细胞改造的细胞重建气道和肺泡中的肺干细胞和祖细胞是一项重要发现，对未来涉及损伤、退化或突变的肺部疾病的治疗具有许多意义。 “由于诱导多能干细胞 (iPSC) 可以通过一种称为重编程的技术从任何个体的血液或皮肤中产生，我们希望这项工作将有助于为开发新的治疗方法铺平道路，使 iPSC 可以从任何患有第一篇论文的第一作者、波士顿大学医学博士 / 马丁·马 (Martin Ma) 说道： Kotton 实验室的博士生。

对于患有遗传性肺部疾病（如囊性纤维化和原发性纤毛运动障碍）的患者，可以在移植前在实验室对 iPSC 进行基因编辑，这意味着新移植的细胞的基因突变将得到纠正，并且不会出现疾病。 。 “由于这些细胞将是患者自己的细胞，仅在纠正的基因上有所不同，理论上它们在移植回患者体内后不应被排斥，从而避免任何免疫抑制的需要，正如我们在两个证明中所证明的那样，第二篇论文的第一作者、Kotton 实验室的博士后研究员 Michael Herriges 博士补充道。

Kotton 表示，这些论文代表了 20 年研究的顶峰。 “虽然肺气肿、肺纤维化和 COVID-19 等肺部疾病的治疗需要更多的研究，但我们希望那些基因突变会导致肺气道或肺泡受损的人，例如患有家族性肺部疾病的儿童或成人，将来可能可以用这种方法进行治疗。”