干细胞已被科学家们诱导分化为首个3-D迷你肺。

以往的研究主要集中于从普通细胞培养系统中，或是利用捐赠器官制成的支架培养细胞来获得肺部组织。

在发表于eLife杂志网络版的一项研究中，多个机构组成的团队定义了一个用于产生自组织人肺组织体的系统，该组织体的3-D结构可模仿人体肺部的结构和复杂功能。

“这些迷你肺可以模仿真实组织的反应；也将是一个研究器官如何形成，如何随疾病发生改变以及对新药物如何反应的一个很好的模型，”高级研究作者，博士，也是密歇根大学医学院细胞和发育生物学研究的内科助理教授的Jason R. Spence如此说道。

科学家们已成功地培养出可形成肺部气道被称为支气管和肺小囊被称为肺泡的结构。

由于迷你肺是在培养皿中形成的，这导致它们缺乏人肺的几个组成结构，其中包括呼吸时用于气体交换的一个关键组成部分——血管。

不过该组织体可以作为一个发现工具，当成是研究人员将基础科学创意转化为临床创新的一个尝试。一个实际的解决办法是使用3-D结构来作为动物研究的开始或补充。

细胞特性历来是在实验室中的2-D条件下——即细胞在培养皿中进行薄层培养时来进行研究的。但体内大多数细胞却是作为复杂组织和器官的一部分存在于3-D环境中。

研究人员一直试图在实验室中再造这些环境，并已成功产生了可作为胃，脑，肝，人体肠道模型的组织体。

人工培养肺组织3-D结构的优势，Spence说，是它们的结构和人体肺部具有更大的相似性。

怎样在培养皿中培养人肺

为了产生这些肺部组织体，U-M斯彭斯实验室的研究人员，和来自旧金山加州大学；辛辛那提儿童医院医疗中心；西雅图儿童医院和美国西雅图华盛顿大学的同事们控制了几个支配器官形成的信号通路。

首先，干细胞——人体的主细胞——被指导来形成一个称为内胚层的组织，其在早期胚胎中被发现并能形成肺，肝和其他几个内部器官。

科学家们通过激活已知能使内胚层形成3-D组织两个重要的发育通路，并同时抑制另外两个关键的发育通路，从而可使内胚层发育为胚胎中的早期肺部组织。

在实验室中，这种早期的肺样组织可随着生长自发形成3-D球形结构。接下来的挑战是使这些结构扩展并形成肺组织。要做到这一点，研究团队要给细胞额外添加涉及到肺部发育的蛋白质因子。

所得肺组织体在实验室中都存活了100天以上。

“我们期望能形成不同的细胞类型，但其组织成类似人类呼吸道的结构仍是一个非常令人兴奋的结果，”研究的主要作者，U-M细胞和发育生物学部的研究生Briana Dye说道。