分支形态发生是调控肺发育、上皮分化和功能成熟的基本过程。
2026年6月18日，广州国家实验室曹尚涛、闵明玮、张满、中国科学院广州生物医药与健康研究院陈捷凯、西湖大学裴端卿共同通讯在Developmental Cell在线发表题为Organoid modeling of lung branching morphogenesis and epithelial lineage specification的研究论文。该研究成功构建了一种多级分支肺类器官（BLO）模型，在体外再现了肺上皮典型的树状分支结构、近远端区域特化过程以及肺泡囊样形态。
通过单细胞转录组测序与活细胞成像技术，研究团队证实BLO不仅包含了近端气道与远端肺泡两大上皮细胞群体，其分支动态模式也与体内肺上皮高度相似。进一步移植实验表明，BLO来源的细胞在损伤肺组织中可继续分化成熟，并有效缓解肺纤维化。
类器官技术通过在三维空间中重建器官特异性细胞谱系，为模拟组织发育、再生和疾病提供了一个有前景的体外平台。迄今为止，虽然已成功构建了包括肺、肠、肝和脑在内的多种类器官，但大部分上皮类器官在结构上仍过于简化，通常形成球形囊状结构，缺乏高阶空间组织，难以准确推断组织特征，也难以模拟组织形态发生和发育过程中的区域化布局。
这一局限性在肺类器官系统中尤为明显。当前的气道和肺泡类器官无法重现肺上皮的高度有序分支结构。最近的研究表明，源自多能干细胞（PSCs）的肺芽类器官可以表现出分支样形态；然而，这些结构在体外显示出无序的分支模式和区域化差的上皮细胞类型。此外，在PSC分化过程中经常出现脱靶谱系，如肠上皮，进一步限制了其实用性。
机理模式图（图源自Developmental Cell）
该研究报道了一种利用稳健的化学定义方案从原代尖端上皮细胞生成的多级分支肺类器官（BLO）模型。这些BLO表现出特征性的树突状结构，具有近-远轴区域化模式和肺泡囊样结构。时间分辨单细胞RNA测序揭示BLO包含近端气道和远端肺泡上皮群体，并在体外重现了肺上皮谱系的发育轨迹。
活细胞成像进一步表明，BLO的空间组织和分支动态与体内天然小鼠肺上皮高度相似。在移植到博莱霉素损伤的小鼠模型后，BLO来源的细胞进一步成熟并改善肺纤维化。总之，这些发现确立了BLO作为研究肺分支形态发生、上皮谱系特化和再生的强大平台。
该论文的通讯作者为广州国家实验室曹尚涛、闵明玮、张满研究员、龚安助理研究员，中国科学院广州生物医药与健康研究院陈捷凯研究员，以及西湖大学裴端卿研究员。共同第一作者为广州国家实验室潘梦婕、蔡宝美、李冠烈、张瑞芳、邓春草和陈欢。
参考消息：https://www.cell.com/developmental-cell/fulltext/S1534-5807(26)00196-6