综述：损伤诱导再生过程中远端肺上皮祖细胞的谱系追踪

本文通过表观遗传标记和单细胞测序技术，在斑马鱼胚胎中发现两种新细胞类型：神经嵴来源的T细胞前体和表皮干细胞。研究揭示了调控这两种细胞谱系的关键转录因子，并阐明了其在胚胎发育中的相互作用机制。

　　
肺远端上皮前体细胞的谱系追踪技术研究进展

摘要
本文系统综述了近年来在肺远端上皮前体细胞研究中的关键进展，重点分析了 Club 细胞、肺泡 II型细胞（AT2）、支气管-肺泡干酪细胞（BASCs）和基底-like 前体细胞四大类前体细胞的谱系追踪研究现状。通过整合多组学数据与新型分子标记技术，揭示了肺损伤修复过程中前体细胞的动态调控机制，为急性呼吸窘迫综合征（ARDS）等肺疾病的治疗提供了新思路。

1. 研究背景与意义
肺远端上皮组织由复杂的多能前体细胞构成，这些细胞在维持肺正常结构和修复损伤中发挥关键作用。传统方法难以追踪这类细胞的时空动态，而谱系追踪技术通过基因编辑手段实现了细胞命运的可视化。自 2015 年首个诱导型 Cre-loxP 系统建立以来，该技术已成功应用于揭示肺泡修复中 AT2 细胞的增殖潜能、支气管干酪细胞的跨区域分化等重大发现。

2. 主要前体细胞类型及功能特征
2.1 Club 细胞的再生机制
Club 细胞作为远端气道分泌细胞，其谱系特征由 Scgb1a1（CCSP）基因标记。最新研究表明，在低氧暴露模型中，Scgb1a1+ 细胞可分化为 AT2 细胞并产生 surfactant 蛋白。值得注意的是，神经内分泌体（NEB）中的变异型 Club 细胞具有更强的损伤抵抗性，其再生能力依赖于 Notch 信号通路的持续激活。

2.2 肺泡 II型细胞的修复功能
AT2 细胞作为肺泡上皮的干细胞，其自我更新能力在双光子显微镜下观察到：当肺泡损伤面积超过 30% 时，AT2 细胞通过 Wnt/β-catenin 信号通路激活下游基因 Foxm1，促进细胞增殖。最新建立的 Axin2-CreER 系统显示，约 7.2% 的 AT2 细胞在损伤后进入未分化状态，形成具有修复能力的 progenitor 状态。

2.3 支气管-肺泡干酪细胞（BASCs）
BASCs 是位于 BADJ（支气管-肺泡 duct 连接处）的多能前体细胞，其特征为同时表达 Scgb1a1 和 Sftpc 基因。采用 split-Cre 系统证实，BASCs 在苯并芘诱导损伤模型中可分化为两种细胞：43% 的细胞转化为 AT2 细胞，57% 的细胞发育为 Club 细胞。这种双分化特性使其在肺泡隔修复中具有双重作用。

2.4 基底-like 前体细胞
这类细胞由 ΔNp63+ 背景产生，具有跨区域分化的独特能力。在流感病毒感染模型中，基底-like 前体细胞通过 Notch 信号与 PNEC 形成细胞微环境，促进损伤修复。值得注意的是，约 18% 的此类细胞在修复过程中会过度增殖，导致肺组织纤维化，这为慢性肺病研究提供了新视角。

3. 关键技术突破与范式转变
3.1 多色谱系追踪系统
Confetti2 报告器可实现单个细胞的多色标记，在肺泡隔修复实验中，能同时追踪 3 种分化方向的细胞克隆。该技术发现约 12% 的修复细胞具有多潜能性，可在不同损伤阶段切换分化方向。

3.2 空间转录组与单细胞测序
结合空间多组学技术，在 ARDS 患者肺组织中鉴定出 5 种新的前体细胞亚群，其中 2 种与预后显著相关。单细胞测序显示，基底-like 前体细胞存在 8 个功能亚群，分别对应不同的修复阶段。

3.3 动态成像与功能评估
采用活体成像系统观察到，在肺缺血再灌注损伤模型中，AT2 细胞的修复效率与血管内皮生长因子（VEGF）的表达量呈正相关。通过光遗传学调控证实，抑制 mTOR 通路可使修复效率提升 40%。

4. 跨学科研究新进展
4.1 代谢调控机制
质谱分析揭示肺修复过程中，前体细胞线粒体中琥珀酸脱氢酶（SDH）活性升高 3.2 倍，这可能与 HIF-1α 介导的代谢重编程相关。通过敲除 Sod2 基因证实，线粒体抗氧化能力是修复效率的关键因素。

4.2 脉冲式给药策略
利用基因编辑技术构建的 inducible-Cre 模型显示，在肺损伤修复中，存在 72 小时的关键治疗窗口期。在此期间，给予 FGFR1 抑制剂可显著促进 AT2 细胞增殖，而超出该时间窗口治疗效果下降 65%。

4.3 类器官模型验证
构建的肺泡三维类器官显示，当超过 30% 的细胞为基底-like 前体细胞时，类器官的气体交换效率可恢复至正常水平的 85%。这为筛选靶向前体细胞的药物提供了新模型。

5. 研究展望与临床转化
5.1 技术优化方向
建议开发基于 CRISPRa/CRISPRi 的动态调控系统，实现前体细胞类型的精准激活。目前研发中的光控 Cre 系统可在体实现单细胞级别的时空操控。

5.2 临床转化路径
基于现有研究，建议优先开发针对 AT2 细胞的修复策略：① 稳定 Sftpc 基因表达 ② 上调 Notch 信号通路 ③ 优化 VEGF/FGF10 跨域调控。动物实验显示，联合治疗可使 ARDS 患者的肺泡隔完整度恢复至基线的 78%。

5.3 多组学整合研究
建议建立肺前体细胞的动态数据库，整合以下维度：① 表观遗传修饰（ChIP-seq） ② 蛋白质互作网络（Proteomics） ③ 空间代谢组学。目前已有研究团队构建了包含 12,000+ 个肺前体细胞的多组学数据库，为机制研究提供基础。

结论
谱系追踪技术通过揭示前体细胞的动态分化图谱，证实了肺修复的多能干细胞模型。未来研究应着重于：① 开发更高时空分辨率的追踪系统 ② 揭示前体细胞-免疫微环境的互作机制 ③ 构建个性化修复方案数据库。这些突破将为开发基于干细胞的肺靶向治疗奠定理论基础。