在病变的晚期，新型冠状病毒可以广泛感染肺组织，可能对肺功能造成严重损害。在过去三年中，人类干细胞衍生的类器官已成为COVID-19研究的优势工具。
人类肺部类器官（hLOs）具有与支气管和肺泡相似的结构，类似于人类肺组织的结构和功能，使得培养过程复杂。研究人员使用小分子化合物和细胞因子诱导多能干细胞形成内胚层，然后让内胚层形成三维组织，获得类似于早期胚胎肺的组织，并进一步发展成肺组织。
培养人类肺部类器官有多种协议。接下来，我们将根据Han和Alyssa J Miller等人的文章[1][2]，总结从人类多能干细胞（hPSCs）形成人类肺部类器官和芽尖祖细胞类器官的一般过程。
Figure 1 Process of hPSC-Derived Human Lung Organoids and Bud Tip Progenitor Organoids by Alyssa J Miller et al. [2]
hPSC定向分化为内胚层
hPSCs使用Accutase解离并接种到低附着6孔板中，悬浮在无血清分化培养基中，含有10μM Y-27632、0.5 ng/mL人BMP4、2.5 ng/mL人bFGF和100 ng/mL人Activin A，培养3-4天。
诱导前肠球状体形成
为了诱导前肠球状体的形成，培养基更换为前肠分化培养基：DMEM/F12培养基补充了1× N-2、1× B27、10 mM HEPES、1× L-谷氨酰胺、10 µM SB431542、200 ng/mL人Noggin、1 µM SAG、500 ng/mL人FGF4和2 µM CHIR99021，培养5天。
然后，不破坏单层细胞的情况下收集漂浮的球状体，转移到新的离心管中，并接种到含有Matrigel的板中，然后在37°C下孵化。
Figure 2 Bright-field images of foregut spheroids [2].
人肺类器官和芽尖祖细胞类器官的诱导
3.1 人类肺部类器官的诱导
通过向前肠球状体中添加人类肺部类器官诱导培养基来诱导人类肺部类器官：DMEM/F12培养基补充了1× N-2、1× B27、1% FBS、10 mM HEPES、1× L-谷氨酰胺和500 ng/mL人FGF10，每两周更换一次培养基。
大约需要50天来生成人类肺部类器官，这些类器官展现出分散的上皮细胞网络，其中类似气道的上皮细胞被间充质细胞包围，并表达肺泡上皮细胞的标志物。
Figure 3 Bright-field image of expected growth pattern of human lung organoids [2]
3.2 芽尖祖细胞类器官的诱导
向前肠囊中添加人类肺部类器官诱导培养基：在DMEM/F12培养基中加入1× N-2、1× B27、10 mM HEPES、1× L-谷氨酰胺、10 ng/mL人FGF7、0.5% BSA、50 µg/mL抗坏血酸、3 µM CHIR99021、50 nM ATRA和0.4 µM单硫甘油，然后培养混合物。每2-3天更换一次培养基。将生成芽尖祖细胞类器官。
培养22天后，芽尖祖细胞类器官包含一个高度富集且增殖的细胞群，这些细胞表达与人类胎儿芽尖祖细胞类似的转录因子，包括SOX2+、SOX9+、ID2+和NKX2.1+。
Figure 4 Bright field image of bud tip progenitor organoid growth pattern [2]
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Product Type |
Product Name |
Catalog Number |
Specifications |
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Accutase |
C230116 |
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Recombinant Human KGF/FGF-7 Protein |
C230417 |
10 μg/100 μg/500 μg |
