肺癌新药研发迎“量产神器”！最新研究：生物反映器主动化量产“迷你肺”，精准试药不消等

肺癌作为全球 “头号癌症杀手”，每一年夺走近 180 万人的生命，中国更是终年面对肺癌多发病率与高灭亡率的严重挑战。但传统抗癌药物研发却深陷窘境——耗资数十亿美元、耗时十数年的新药，临床实验掉败率高达 90% 以上，焦点瓶颈在在缺少能精准摹拟人类肺部复杂情况与个别差别的测试平台。动物模子与人体差别庞大，二维细胞培育又过在简单，没法重现肺部三维布局与细胞间的复杂交互。而被誉为 “器官替身” 的肺类器官手艺，虽能从患者本身细胞培养出 “定制化微型肺”，却持久受限在手工操作、效力低下、本钱昂扬的 “手工作坊” 模式，难以走向临床范围化利用。

近日，德国杜伊斯堡-埃森年夜学等机构的科学家在《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》颁发的研究，成功破解了这一困难。他们将此前开辟的简略单纯肺类器官制备方式，适配到怪异的膜搅拌式生物反映器中，实现了肺类器官的范围化、主动化量产，让 “迷你肺” 从手工培养迈入 “细胞工场” 时期。

这项手艺进级的焦点流程清楚且高效：起首以人类引诱多能干细胞（iPSCs）为 “种子”，这类细胞具有分化为肆意细胞类型的万能潜力；随后让细胞在超低吸附培育板中自觉堆积，构成 “胚状体” 小细胞团；再经由过程添加含 KGF/FGF7、FGF10 等特定发展因子的培育基，摹拟肺部天然发育情况，指导胚状体中的干细胞分化为多种肺细胞；终究要害一步，是将处在分化早期的胚状体转移到配备非凡膜搅拌器的生物反映器中——这里的膜搅拌器能实现无气泡曝气和低剪切力搅拌，既包管足够氧气供给，又避免毁伤懦弱的细胞布局，让不计其数的胚状体在不变、均一的情况中并行发育，终究构成成熟的肺类器官。

颠末长达周围的培育，研究团队经由过程显微镜不雅察、免疫荧光染色、免疫组化和单细胞 RNA 测序等多项严酷检测证实，生物反映器 “量产” 的肺类器官，与手工培育的 “定制款” 在形态和细胞构成上高度一致。二者都成功发育出气道样和肺泡样布局，包括上皮细胞、中胚层来历细胞等焦点肺细胞类型，乃至能检测到基秘闻胞、纤毛细胞、肺泡上皮细胞等特异性细胞亚群。

虽然存在细微差别——手工组肺泡细胞比例略高，生物反映器组类器官体积稍年夜且基秘闻胞、成纤维细胞比例略高，但焦点细胞类型、布局完全性和生物学功能均未打扣头。更主要的是，全部出产进程可完全不依靠动物来历成份，既合适伦理要求，也避免了动物成份可能带来的尝试干扰。

肺类器官（LuOrgs）的尝试设计与形态学阐发

这项冲破的意义远不止 “多产迷你肺”，更是为肺癌精准医疗打开了全新年夜门。在药物研发范畴，量产的肺类器官可实现数百种候选药物或分歧剂量的并行测试，快速挑选出高效低毒的化合物，年夜幅缩短研发周期、下降本钱；在个性化医治方面，将来只需从肺癌患者身上取少许皮肤细胞，重编程为 iPSCs，经由过程这套主动化系统就可以批量出产出患者专属的肺类器官，在正式医治前测试化疗、靶向医治或免疫医治方案的结果，实现 “一人一策” 的精准医疗；另外，该平台还可用在研究特发性肺纤维化、慢性梗阻性肺疾病、COVID-19 后遗症等复杂肺部疾病的病发机制，或测试患者对放疗的敏感性和放化疗结合方案的优化，利用场景极其普遍。

固然，今朝的 “迷你肺” 仍有晋升空间，其还没有完全重现肺部的免疫细胞和血管收集，这些成份的缺掉可能影响部门心理功能摹拟。但研究团队暗示，这其实不故障其作为药物挑选和医治猜测平台的焦点价值，究竟其细胞与患者体内细胞完全一致，能供给要害的医治相干看法。将来，研究人员将进一步优化生物反映器参数、完美培育前提，测验考试将免疫细胞、血管内皮细胞等成份整合进类器官，让 “迷你肺” 更切近真实肺部的心理状况。

跟着这项主动化量产手艺的成熟，肺类器官有望从尝试室走向临床一线，不但能为肺癌患者带来更精准、高效的医治方案，更能完全改变肺部疾病研究与药物研发的款式，为全球数亿肺部疾病患者带来新的但愿。（Bioon.com）

参考文献：

Bettina Budeus，Chiara Kroepel，Zehra Fatma Sevindik,et al. Upscaling: Efficient generation of human lung organoids from induced pluripotent stem cells using a stirring bioreactor, Frontiers in Bioengineering and Biotechnology (2025). DOI:10.3389/fbioe.2025.1684315