本文根據京都大學成果發佈編譯整理而成
肺是吸入氧氣並排出二氧化碳的氣體交換組織。在這種氣體交換中發揮重要作用的細胞有I型肺泡上皮細胞和II型肺泡上皮細胞。已知I型肺泡上皮細胞會因電腦病毒傳染和環境刺激而死亡，爲補充死亡的I型肺泡上皮細胞，II型肺泡上皮細胞會分化爲I型肺泡上皮細胞。這種細胞的分化異常被認爲是間質性肺炎等呼吸系統疾病的發病終極因數之一，但此前一直沒有利用人體細胞評估分化的方法，大大侷限了研究的隊形變換。
京都大學研究生院醫學研究科的特定副教授後藤慎平、研究員金牆周平和呼吸内科的研究生池尾聰等人，在與東京大學研究生院的鈴木穰教授推進的聯合研究中，以單個細胞水平對利用人iPS細胞培養的肺泡上皮細胞進行了基因分析，明確了由II型肺泡上皮細胞生成I型肺泡上皮細胞的程序。源自人iPS細胞的肺泡上皮細胞的培養模式今後有望用來開發開墾肺部的新藥等。
研究概略圖
研究成果
i. 源自人iPS細胞的II型肺泡上皮細胞分化爲I型肺泡上皮細胞
把源自人iPS細胞的肺泡上皮細胞與纖維母細胞一起進行三維培養後，透過分析單個細胞的基因表現對所含的細胞進行評估發現，其中含有I型肺泡上皮細胞（圖1）。
圖1：把源自iPS細胞的II型肺泡上皮細胞與纖維母細胞一起進行三維培養後，其中所含的細胞 (1個點代表1個細胞)
另一方面，僅對源自人iPS細胞的II型肺泡上皮細胞進行三維培養時，培養出來的細胞中不含I型肺泡上皮細胞。這些結果表明，在含纖維母細胞的環境中進行三維培養的話，源自iPS細胞的II型肺泡上皮細胞容易分化成I型肺泡上皮細胞。另外還發現，將II型肺泡上皮細胞與纖維母細胞一起進行三維培養時生成的I型肺泡上皮細胞，基因表現模式與人肺部的I型肺泡上皮細胞相似（圖2）。
圖2：源自iPS細胞的I型肺泡上皮細胞與人肺部的I型肺泡上皮細胞的基因表現比較
這些結果表明，源自iPS細胞的I型肺泡上皮細胞可能與人體肺部存在的I型肺泡上皮細胞有相似的性質，可以利用源自iPS細胞的肺泡上皮細胞評估分化程序。
ii. 與以往的I型肺泡上皮細胞的比較
研究團隊利用以往的平面培養法使源自iPS細胞的肺泡上皮細胞分化成I型肺泡上皮細胞，並分析了單個細胞的基因表現，發現雖然其中一部分含有正常的I型肺泡上皮細胞，但其餘都是間質性肺炎中發現的異常I型肺泡上皮細胞。這表明，利用以往的平面培養法無法評估正常的I型肺泡上皮細胞分化，證明透過三維培養分化I型肺泡上皮細胞是合理的方法。
iii. 促進向I型肺泡上皮細胞的分化
爲促進向I型肺泡上皮細胞分化，研究團隊進行三維培養時加入了名爲XAV-939的化合物，結果顯示，源自iPS細胞的II型肺泡上皮細胞有70％以上變成了I型肺泡上皮細胞。另外，添加了XAV-939的細胞還發生了形狀變化，變成I型肺泡上皮細胞特有的薄細胞（圖3）。I型肺泡上皮細胞爲進行氣體交換，呈現獨特的扁平形狀，研究團隊認爲，透過添加XAV-939可以進行模仿。
圖3：透過添加XAV-939促進向I型肺泡上皮細胞分化（比例尺=50μm）
與以往的方法相比，利用此次的研究可以培養出與人肺部的I型肺泡上皮細胞更相似的細胞，表明源自人iPS細胞的肺泡上皮細胞可用來調查II型肺泡上皮細胞分化爲I型肺泡上皮細胞的程序，這是此前一直難以評估的。
論文資訊
題目：Directed induction of alveolar type I cells derived from pluripotent stem cells via Wnt signaling inhibition
期刊：Stem Cells
DOI：10.1002/stem.3302
日語發佈資料
編譯：JST客觀日本編輯部
