对于很多特发性肺纤维化(Idiopathic Pulmonary Fibrosis, IPF)患者来说,每一次呼吸都像一次硬仗。他们的肺就像被无形的绳索紧紧缠绕,渐渐失去弹性和活力,连简单的深呼吸都是奢望。
然而,最近的一项科学突破可能会改变这一切:中国科学家们成功地用自体干细胞移植疗法逆转了这一被视为“呼吸绝症”的疾病。
这项研究由上海交通大学医学院附属第六人民医院牵头,联合浙江大学医学院、苏州大学、海南大学、山东第一医科大学附属省立医院、中山大学附属第一医院等多家机构完成,研究成果发表在2025年1月2日的柳叶刀子刊,eBioMedicine上。
论文:来自人类小支气管的上皮干细胞提供了一种
治疗特发性肺坏死的潜力
链接:https://doi.org/10.1016/j.ebiom.2024.105538
研究团队创新性地提出用自体基底细胞移植技术,帮助修复患者的肺部小气道,成功改善了晚期IPF患者的肺功能。这一成就不仅为IPF患者带来了新的希望,也在全球范围内开创了全新的治疗方向。
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特发性肺纤维化:呼吸界的“终结者”
IPF是一种致命的间质性肺疾病,其主要特点是肺泡组织被纤维化组织逐渐替代,导致肺功能下降,最终导致呼吸衰竭。更让人无奈的是,IPF的发病原因至今未解,无论是环境因素还是遗传因素,都可能引发这种疾病。简单来说,患者的肺部就像被钢筋混凝土填满,既不能膨胀,也无法完成正常的气体交换。
IPF和对照组中沿近端-远端气道轴的衰老表型分布
解读:IPF患者与健康对照组沿气道不同区域(从近端到远端)的细胞衰老表型。通过分析衰老相关标志物(如p16和p21)的分布和细胞密度,揭示了疾病与衰老表型之间的关系。
目前的治疗方法,比如吡非尼酮和尼达尼布,可以减缓病情,但治标不治本,无法逆转肺纤维化的过程。换句话说,IPF患者的肺功能只会越来越差,再强的药物也只能拖延时间。
那么,这项研究的突破点在哪里呢?
研究核心:发现小气道的“工匠细胞”
研究团队把目光聚焦在患者肺部的小气道,特别是其中的一类基底细胞(Basal Cells, BCs)。这些细胞就像肺部的“修复工匠”,平时虽然默默无闻,但在气道受损时,它们会迅速增殖并分化为纤毛细胞、杯状细胞等,帮助修复气道结构。
在轻度至重度IPF患者和对照组中分离和表征基底细胞(BCs)
解读:轻度到重度IPF患者以及健康对照组中分离的基底细胞的形态和特性,分析了基因标志物(如p63和KRT5)的表达,并比较了不同病程中基底细胞的修复能力。
但长期以来,科学家认为IPF患者的小气道细胞大多已经衰老,丧失了修复能力。研究团队却首次发现,小支气管中的基底细胞依然“年轻有活力”,具备正常的修复潜力。
气道基底细胞是相对未分化的多能干细胞群,能够作为重要的特殊上皮细胞类型(如分泌细胞和纤毛细胞)的前体,参与气道上皮的再生。这就像在一片废墟中找到了一个技术过硬的施工队,整个修复工程有了新的希望。
从实验到临床:如何让工匠细胞“复工”
为了验证这些基底干细胞细胞的修复能力,研究团队首先在实验室中对其进行了体外培养。结果显示,即使是来自晚期IPF患者的基底干细胞,仍然具有强大的增殖和分化能力,与健康人群的基底细胞几乎无异。
不同代次基底细胞的特性表征
解读:基底细胞在不同培养代次中的增殖能力和分化潜能,验证这些细胞在长期培养中的稳定性及其在治疗应用中的可行性。
接着,研究人员将扩增后的基底细胞移植到博来霉素诱导的肺纤维化小鼠体内。结果令人欣喜:移植的基底细胞不仅成功定殖在受损气道,还帮助修复了纤维化区域,恢复了小鼠的肺功能。
这一结果为研究迈向临床试验奠定了坚实的基础。团队在三名晚期IPF患者中开展了自体基底细胞移植的尝试。具体操作是通过支气管镜采集患者的小气道基底细胞,在实验室中培养扩增后,再次输注回患者肺部的双下叶区域。这一过程微创、安全,患者仅需短暂的观察期即可出院。
试验成果:从理论到现实的飞跃
临床试验的结果超出预期。6个月的随访显示,三名患者的肺功能明显改善。用力肺活量(FVC)平均提高了15%,弥散能力(DLCO)也有显著提升,更令人惊喜的是,这些改善在移植后24小时内就已经开始显现。
功能性基底细胞移植在博来霉素损伤小鼠肺中的保护作用
解读:展示基底细胞移植后的保护作用,包括纤维化评分的显著下降和肺功能(如肺容积和氧气交换效率)的改善。
影像学检查也佐证了这些数据:高分辨率计算机断层扫描(HRCT)显示,患者的肺纤维化区域减少,肺容积明显增大。更直观的结果是患者的生活质量得到了极大提升——他们不再依赖氧气机,6分钟步行距离平均增加了153米,一名患者甚至恢复了日常散步的习惯。
科学机制:干细胞如何修复肺部?
这些基底细胞是如何起作用的?研究显示,它们通过两种方式发挥作用:
1. 修复受损结构:基底细胞能够分化为纤毛细胞、杯状细胞等,重建受损的气道结构。
2. 分泌抗炎因子:基底细胞会释放PGE2(前列腺素E2)等关键因子,缓解炎症,减少纤维化的扩展。
可以形象地说,基底细胞既是修复工人,又是环境调节器,不仅能修补破损的“房屋”,还能优化“室内气候”。
自体基底细胞移植治疗IPF患者的临床试验数据
解读:三名患者的肺功能改善数据,指标如用力肺活量(FVC)、弥散能力(DLCO),以及影像学证据(HRCT显示肺纤维化区域的减少)。生活质量数据也在此图中进行了展示。
这一突破的意义有多大?
对医学领域而言,这一研究不仅是IPF治疗的一次革命性进展,也为其他纤维化相关疾病的治疗提供了新思路。如慢性阻塞性肺疾病(COPD)、支气管扩张症等疾病的患者或许也能从中受益。
对患者和家庭来说,这项技术的潜在应用意味着更低的医疗成本、更高的生活质量和更长的生命期望。想象一下,从呼吸衰竭的阴影中走出来,患者能够重新享受阳光、微风和自由的空气,这将是多么大的改变!
未来展望:从小规模试验到广泛应用
当然,这项研究还处于初步阶段,未来还有很多工作要做。团队计划扩大临床试验的规模,验证疗效和安全性。同时,如何优化基底细胞的扩增过程,进一步提升治疗效率,也是研究的重点方向。
不难看出,基于基底细胞的治疗技术为IPF的治疗打开了新的大门。或许有一天,这种疗法不仅能逆转肺纤维化,还能彻底治愈它。这一目标虽然遥远,但科学的力量正让它一步步变为现实。