干细胞对于很多人来说都不是一个陌生的词汇，胚胎干细胞、全能干细胞……我们熟知的干细胞是一切生命之源，它赋予我们精细而复杂的身体，并让各部分拥有各自的功能，协调统一共同运作。让我们能呼吸、睡眠、欢笑、思考……在疾病来临之时，干细胞又给予我们重新再来一次的希望，自体或者异体造血干细胞移植已经成为很多血液系统疾病的根治良药。很多研究者也曾想过在别的系统上尝试干细胞的治疗，然而一切都只是梦境。不过好消息是最近哈佛医学院的科学家Kajstura在人的肺里发现了干细胞。这一结果让我们看到肺部干细胞临床应用的美好前景——肺的干细胞治疗，也许不再是梦境。

在胚胎发育的第5周，人的肺脏开始发育。在左右气管的末端各有一个由上皮细胞组成的肺芽。肺芽迅速生长分支成树枝状，终于到胚胎第6个月时，分支进行到17支，此时出现了终末细支气管、呼吸性细支气管、肺泡管和肺泡囊。然而除了层层分级的呼吸“管道”，一个成熟的肺脏还需要有与呼吸“管道”伴行的血管才能实现气血交换的功能。难道肺的发生需要上皮层和间充质层的同时参与？这显然不符合胚胎发育的逻辑，在人体内应该存在一种能分化成肺泡上皮、各种支持组织以及毛细血管的细胞，而这就是传说中的干细胞。

类似证明传染病病原体的科赫原则，想要证明成年人体内存在肺干细胞需要两个步骤：第一，体外培养：分离出肺干细胞，将这些细胞在体外培养进行传代，观察这些细胞的生物学特性。第二，体内移植：将肺干细胞移植到免疫抑制小鼠体内，再进一步观察这些细胞在小鼠体内的学特性。Kajstura等人的实验包含了体内和体外两个部分。

研究者首先明确了干细胞的定义：具有自我更新（self-renewal）即能无限增殖分裂，并能在体外培养形成集落(clonogenicity)，同时具有向多个方向分化潜能(multipotentiality)的细胞，由此得出干细胞的三大特性：自我更新、集落形成和多分化潜能。然后研究者确定了肺干细胞的筛选标准——干细胞抗原c-kit（CD117）。c-kit是一种存在于干细胞上的表面抗原，目前已在造血干细胞和心脏干细胞表面都发现有表达。于是根据这个表面抗原，研究者从人的肺组织标本中获得了c-kit阳性的细胞。然后将这些细胞放置到Terasaki培养基中培养，3到4周后，得到了多细胞克隆。之后又将克隆得到的细胞进行c-kit检测，结果为全阳性。说明克隆细胞保持了原有细胞的特性。从而证明了c-kit阳性细胞的自我更新和集落形成的能力。另外，实验中还观察到，c-kit阳性的细胞也具有干细胞的对称性和非对称性两种分裂方式。如果将c-kit阳性的细胞置于地塞米松环境中，这些细胞会失去了c-kit抗原决定簇，表达上皮和血管源细胞的蛋白，这说明c-kit细胞具有多能分化的潜能。至此，干细胞的三大特性以应俱全，c-kit阳性细胞荣登肺干细胞的宝座。

在体外实验的基础上，研究者进一步用类似干细胞移植的体内实验验证c-kit阳性细胞的生物学性质。干细胞移植的“受体”是部分肺组织被低温损伤的免疫抑制的老鼠，而移植的供体则是c-kit阳性的肺干细胞。实验者将人肺干细胞注入老鼠受损部位附近的肺脏，定期观察老鼠体内c-kit阳性细胞的增殖、分化“行为”。在干细胞移植后12到48小时老鼠体内的人肺干细胞就开始非对称的方式进行分裂，移植后的10到14天，在受损区域就出现了完整的人肺实质组织，包括细支气管、肺泡和肺血管。这些结果也证明了c-kit阳性细胞在体内的肺干细胞特性。

那么这些定向分化而来的组织是否具有肺组织的正常功能呢？在肺干细胞移植后的14天，研究者用若丹明（一种色素）标记的葡聚糖对离体状态下的肺进行“灌注”，以显示出各级呼吸道，然后再让c-kit阳性的新生成的肺组织的肺泡上皮和毛细血管显像。这样一来用双光子显微镜就可以同时观察到新生成的肺泡（若丹明阳性，c-kit阳性）和毛细血管（c-kit阳性），也就可以观察出这两个结构之间的关系。研究发现新生成的肺组织的肺泡和毛细血管之间的连接紧密，而且新生成的毛细血管壁和原有毛细血管壁之间也存在直接连接。这表面新生成的肺组织已经具备了正常的肺组织的完整的结构基础，但研究结果却并未直接证明新生成组织的肺通气换气功能。

最终研究通过体外实验证明了人体肺部c-kit阳性细胞的干细胞潜能，并在体内实验模型中实现了c-kit阳性细胞的增殖分化过程。值得欣喜的是，研究者并未止步于肺干细胞的发现阶段，而是将目光放眼到了临床应用。

究竟在人体内存在多少c-kit阳性的肺干细胞呢？这些干细胞又在肺组织的什么地方呢？研究者发现在成年人的肺内，每24,000个细胞中有1个是肺干细胞。79%的肺干细胞分布在细支气管中，而剩下的21%则存在在肺泡内。总体来说就是每10cm³坍塌的肺组织中存在7700个人肺干细胞。

在临床过程中很难保证单细胞来源的克隆移植，那么非单细胞来源的克隆干细胞移植能在体内分化出肺组织么？于是，在体内实验中研究者分别选择了单细胞来源和非单细胞来源的肺干细胞克隆作为移植细胞，并且两种细胞都能在体内分化为人的肺实质组织。该结果恰恰给肺干细胞移植的临床应用提供了希望。

这个关于肺干细胞的研究不仅证明了c-kit阳性细胞的体外干细胞特性，还在体内试验模型中证明了这种细胞的干细胞特性，同时为肺干细胞今后的临床应用前景提供了一些实验准备。但我认为从肺干细胞的发现到最终真正应用到临床的干细胞移植还需要很多后续实验的补充。首先要解决的问题是，肺干细胞移植的有效性如何？即由肺干细胞分化而成的新生肺组织是否具有正常肺组织的生理功能？其次，肺干细胞移植的可行性又有多少？而对于有肺部疾患的病人，他们的肺干细胞是否会因为肺部不良的微环境而受到影响失去自我增殖和多潜能分化的能力？异体肺干细胞的移植又能否有自体移植相似的疗效？最终，从肺干细胞分离、培养到最终移植的一系列过程的具体技术问题……

总之“路漫漫而修远兮，吾将上下而求索。”从基础实验到临床应用还有很长的路要走，但这也是每个新技术都必须经历的过程。肺部干细胞的发现和证实，将为肺部疾病的治疗翻开新的篇章。肺的干细胞治疗，不再是梦境——也许将在不久的将来成为现实。

来源：Jan Kajstura, Ph.D.，etc, Evidence for Human Lung Stem Cells, nejm364;19

Harold A. Chapman, M.D., Toward Lung Regeneration, nejm 364;19