3.4.3　模拟肺遗传性疾病

遗传病是以遗传物质改变为基本特征的疾病，具有先天性、终身性和家族性的特点。采用小鼠模型研究遗传性疾病，可能出现与人体病理表型不一致的情况，如囊性纤维化（cystic fibrosis，CF）小鼠在出现呼吸症状前常死于肠梗阻［86］。而类器官具有原代组织的特征，同时可以对遗传改变和环境变化发生响应。因此，类器官结合基因编辑、检测和生物芯片等技术，能够模拟肺部疾病的发生和进展，便于深入研究肺部疾病发展过程中遗传和分子水平以及微环境中的变化。

1.模拟基因异常遗传

基因遗传肺病是基因变异导致的一系列肺部疾病。多基因遗传肺病，如哮喘、慢阻肺等往往同时受基因和环境的多重影响，在构建类器官疾病模型时，需考虑更多的因素的参与，而单基因遗传肺病因其致病位点单一的特点，在类器官疾病模型的构建及基因治疗药物研发上更具优势。

CFTR基因突变会导致CF的发生，来自CF患者的类器官具有上皮表面黏液层黏度增加并增加细菌感染和细胞应激风险的遗传状况。已有研究者搭建CF类器官生物库，用于腺嘌呤碱基编辑器的基因校正和CFTR修复的研究［37］。同时，CFTR基因可作为基因编辑的靶点，在CF患者来源的类器官中，使用CRISPR-Cas9和同源重组来纠正CFTR位点进行基因治疗的研究。鼻基底细胞可以在不损害人体的情况下分离出来，并培养成类器官，随后通过流体输送和球体直径测量，可检测小分子和药物调节或补偿CF跨膜电导调节CFTR突变体活性的能力，进行小分子和药物筛选，可推动CF患者个性化治疗的研究。(https://www.daowen.com)

遗传性表面活性物质功能障碍对新生儿来说是致命性疾病。来自表面活性蛋白B（surfactant protein B，SFTPB）缺乏患者的多能干细胞可分化为具有人类肺近端和远端间质和上皮细胞群的肺类器官，通过用携带野生型SFTPB基因的慢病毒感染缺乏SFTPB的多能干细胞并分化为类器官，可以出现正常的板层小体，并且肺表面活性物质可分泌到细胞培养基中［87］，表明利用体外人肺类器官模型也可模拟致命肺部疾病被靶向纠正的过程。

2.模拟染色体异常遗传

使用患者多能干细胞可建立Hermansky-Pudlak综合征（HPS）Ⅰ型肺表型模型。HPS是一种常染色体隐性遗传疾病，HPS患者常发生致死性HPS相关性间质性肺炎（HPS-associated interstitial pneumonia，HPSIP）。该类器官模型成功再现了细胞形态和大小上的异常，显示HPS1患者特异性肺泡上皮细胞的线粒体功能障碍，为了解人类HPS1缺陷引起的HPSIP发病机制提供新的研究工具［88］。hPSCs中诱导HPS1基因敲除构建的肺芽类器官中，间质细胞大量产生，细胞外基质成分，如Ⅰ型胶原蛋白、纤连蛋白显著增加，模拟了体内HPS1突变驱动的肺纤维化［33］。