使用四维显微镜技术,研究人员创建了实验室中培养的小鼠肺组织的三维视频图像。他们所获得的知识无疑是突破性的。
理解韧性——受损肺组织自我修复和再生的能力——可能是推进对极度早产婴儿中发生的危及生命的肺病治疗和预防的关键,一项新的研究建议。
使用四维显微镜技术,范德堡大学及其医学院的研究人员创建了实验室中培养的小鼠肺组织的三维视频图像。他们所获得的知识无疑是突破性的。
“这是我们第一次能够实时成像正在形成的肺,并量化和测量这些细胞运动的结合,以形成一个具有足够表面积进行气体交换的器官,”小儿科和细胞与发育生物学副教授詹妮弗·苏克雷博士说。
该小组的研究结果于2月24日发表在美国临床研究学会期刊JCI Insight的封面文章中,代表了向改善支气管肺发育不良(BPD)治疗和预防的重要一步,BPD发生在大约50%早产两到四个月的婴儿中。
“如果我们能理解肺是如何形成的,那么我们就有了在受损后如何生长新肺的蓝图,”该论文的第一作者、苏克雷实验室的高级博士后研究员尼克·内格雷蒂博士说,他共同主导了这项研究。
“小鼠具有非凡的肺部修复能力,”该论文的高级作者苏克雷说,她在VUMC主办的肺病生物发育起源(BOLD)中心执导此项研究。“我想给婴儿赋予小鼠的超级能力。”
患有BPD的早产婴儿在出生后的早期需要氧气和机械通气帮助呼吸。然而,氧气治疗是一把双刃剑,因为它也可能损害脆弱的肺组织。
尽管许多早产婴儿在几天后可以脱离呼吸机,但他们在以后的生活中发展严重呼吸问题的风险增加,包括慢性阻塞性肺病。
呼吸——氧气和二氧化碳的交换——发生在肺泡中,穿过上皮细胞和血管之间脆弱的基底膜。根据传统的肺发育视角,生长的隔膜(分隔物)从一层上皮、内皮和间充质细胞中形成,以将气体空间分成肺泡。
但当研究人员在三天内成像活的新生小鼠肺切片时,出现了不同的视角,即在肌成纤维细胞(促进组织形成的细胞)支撑下,上皮细胞的气球状生长。
苏克雷实验室实施的创新技术允许测试和识别引导此过程的特定分子和途径。它也是发现能够促进受损后组织再生药物的工具。
苏克雷表示,她的实验室“渴望理解……在韧性(小鼠)肺中有什么途径可以在感染和损伤后进行修复?我们如何将其装瓶?”