肺臟是人類重要的呼吸器官。肺泡上皮是肺臟的重要功能區域。肺泡一旦受損，需要“新生”上皮細胞才能修復。因此，在肺臟疾病中尋找新生肺泡上皮細胞的來源是亟需解決的問題。近日，中國科學院分子細胞科學卓越創新中心、中國科學院大學杭州高等研究院周斌團隊通過開發出一系列細胞示蹤新技術，發現了成體肺臟中新生肺泡上皮干細胞的再生起源。4月4日，相關研究成果發表在《細胞》（Cell）上。
肺泡上皮由I型肺泡上皮細胞（AT1細胞）和II型肺泡上皮細胞（AT2細胞）構成。AT2細胞是肺泡上皮的主要干細胞，在肺臟損傷后可以自我增殖并可以轉化成AT1細胞。以往關于新生AT2細胞來源的研究依賴于傳統單個分子標記的細胞示蹤技術，即通過追蹤肺臟中某一上皮細胞類型，再觀察它的命運轉變。有研究發現AT2細胞的“鄰居”AT1細胞以及位于肺臟支氣管的club細胞可以轉變成AT2細胞。
研究發現，此前追蹤AT1細胞和club細胞的技術存在細胞標記精準度低的問題。這些技術能夠標記AT1細胞或club細胞，但會誤標記多種已知的AT2細胞來源，如位于肺臟支氣管與肺泡交界位置的干細胞BASCs，干擾了最終的研究結果。
該研究利用雙分子標記開發了一系列細胞示蹤新技術，提高了標記目標細胞的精準度。這些技術可以更準確地追蹤AT1細胞、AT2細胞、BASCs和club細胞，并打上特異性的標記。
研究結合小鼠肺臟損傷模型發現，新生AT2細胞除自我更新外，還來源于BASCs和club細胞，而不會起源于AT1細胞。進一步，研究發現，club細胞和BASCs在向AT2細胞轉變過程中具有不同的細胞分化路徑，并受Notch信號通路相反的調控。Notch信號通路被抑制后會減少club細胞向AT2細胞轉分化，反之，會促進BASCs向AT2細胞轉分化。
上述成果為肺臟損傷修復再生研究開辟了新思路，并為肺臟疾病的治療奠定了新的研究基礎。新開發的雙重組酶介導的細胞示蹤技術有望應用于器官發育和再生研究，也為發育生物學、再生醫學、遺傳學等領域的研究提供新的技術方法。
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