肺类器官

一、核心定义与分类特征

细胞谱系完整：含基底细胞、纤毛细胞、杯状细胞、Club 细胞、AT1/AT2 肺泡上皮细胞；部分体系可整合成纤维细胞、内皮细胞；

极性与结构：囊状 / 分支状，上皮顶端朝管腔，基底侧贴基质；近端可形成黏液纤毛层，远端有肺泡样腔；

功能：具备黏液分泌、纤毛摆动、表面活性物质合成、药物代谢（CYP450）、屏障功能；

遗传与稳定性：可传代、冻存复苏，维持数月功能，保留供体基因突变与表型。

二、主流构建方法与关键流程

1. 成体肺 / 气道干细胞来源（成人模型，周期短）

1. 样本与分离：手术 / 支qi管镜活检组织，PBS 清洗，EDTA / 胶原酶消化；富集气道基底细胞（P63⁺）或 AT2 细胞（SFTPC⁺）；

2. 3D 包埋培养：Matrigel 包埋成穹顶，培养基添加 FGF7/FGF10、EGF、R-spondin1；气道类器官常用气液界面（ALI）；肺泡类器官需加 HGF、KGF；

3. 成模与传代：7–14 天形成支气管球 / 肺泡球，机械 + 酶解传代（每 7–10 天），可稳定传代 1 年以上；

4. 特点：成熟度高、适合慢阻肺、哮喘、感染模型；人源样本易获取。

2. iPSC/ESC 分化来源（发育研究、遗传病，无限供源）

• 路线：iPSC→定型内胚层（Activin A）→前肠内胚层（SB431542+Noggin）→肺芽→气道 / 肺泡类器官；

• 关键因子：FGF10、BMP4、视huang酸（RA）定向肺谱系；后期加 KGF 促进 AT2 成熟；

• 周期：4–8 周，hPSC 来源常需培养以提升成熟度；

• 特点：可基因编辑（如 CRISPR 纠正 CFTR 突变），适合囊性纤维化、肺发育异常研究。

3. 进阶共培养体系

• 血管化：加入内皮细胞，构建血管网络，提升营养与氧气供应；

• 免疫整合：引入巨噬细胞、T 细胞，模拟感染 / 炎症中的免疫 - 上皮互作；

• 气液界面 + 微流控（类器官芯片）：模拟气道通气与液体流动，增强黏液纤毛清除功能。