本文发表于 *Pediatric Pulmonology*，是一篇综述（review），题为“Evaluating the use of iPSC‐derived models in understanding the pathogenesis of childhood interstitial lung disease”。通讯作者为来自 Murdoch Children’s Research Institute、University of Melbourne 及 Royal Children’s Hospital 的 Rhiannon B. Werder，第一作者为 Swetha Jinson。该综述聚焦于儿童间质性肺病（childhood interstitial lung diseases, chILD）的发病机制研究，系统评价了利用诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cell, iPSC）衍生模型再现 chILD 病理过程及测试治疗干预的保真度与应用价值。
儿童间质性肺病是一组主要影响两岁以下儿童的异质性呼吸系统疾病，病死率和致残率较高。近年来，基因检测显著提高了 chILD 的病因诊断率，并在一定程度上取代了肺活检。然而，基因检测发现的“意义未明变异”（variants of unknown significance, VUS）带来了新的临床难题：这些变异是否真正导致疾病尚不明确。此外，chILD 的治疗手段十分有限，部分经验性治疗（如大剂量全身糖皮质激素）可能导致严重医源性损伤。因此，亟需能够判断 VUS 致病性、阐明病理机制并筛选治疗策略的模型系统。iPSC 可由患者外周血等易获取的生物样本重编程获得，并可分化为肺泡上皮细胞、巨噬细胞等肺间质相关细胞类型；结合 CRISPR/Cas9 基因编辑，还可构建等基因对照细胞系，从而精确解析特定突变的作用。该综述通过对三个数据库进行系统检索，从最初审阅的 1452 篇文献中筛选出 8 项符合纳入标准的研究，涉及表面活性物质蛋白缺乏症（surfactant protein deficiency）、遗传性肺泡蛋白沉积症（hereditary pulmonary alveolar proteinosis, hPAP）以及 Hermansky-Pudlak 综合征（HPS）相关间质性肺炎。
在表面活性物质蛋白 B 缺乏症（surfactant protein B deficiency, SBD）方面，Jacob 等人建立了 iPSC 来源的肺泡 II 型上皮细胞（iAEC2）分化方案。这些 iAEC2 能够自我更新，含有板层小体（lamellar bodies, LB），可加工和分泌表面活性物质，但其转录组更接近胎儿肺泡 II 型细胞，免疫相关基因表达较低。研究者利用携带纯合 SFTPB 突变的患儿 iPSC，通过 CRISPR 基因校正获得等基因对照，发现突变型 iAEC2 不能产生表面活性物质蛋白 B（SP-B），无法形成板层小体，并出现前体表面活性物质蛋白 C（pro-SFTPC）的异常蓄积；基因校正后这些异常消失，证实该突变是直接病因。Leibel 等人进一步利用含间充质细胞、近端和远端上皮细胞的肺类器官研究 SFTPB 突变，发现突变类器官中肺泡 II 型细胞分化减少，SP-B 水平检测不到，同时 SFTPB、SFTPC 以及 LB 发育相关基因 ABCA3、LAMP3 表达显著下调，提示 SFTPB 突变不仅直接影响表面活性物质蛋白产生，还可能干扰下游分泌通路。通过慢病毒导入野生型 SFTPB 基因可恢复表面活性物质产生，提示基因治疗具有潜在应用价值。
在表面活性物质蛋白 C 缺乏症（surfactant protein C deficiency, SCD）研究中，Alysandratos 等人利用携带杂合 SFTPC I73T 突变的三个供体建立等基因突变型和基因校正型 iAEC2，并同时构建了 SFTPC I73T 敲入小鼠。突变型 iAEC2 增殖能力受损，但凋亡无明显差异；而在小鼠体内，肺泡 II 型细胞增殖正常，提示体内微环境可能产生代偿效应。随着时间推移，突变型 iAEC2 中自噬、溶酶体形成和蛋白分泌相关基因富集，展示出细胞应激逐渐累积的过程，与 SCD 较晚发病的临床表现相符。形态上，突变型肺泡球皱缩，出现大量板层小体和线粒体碎片化，类似变化也在小鼠和供体肺组织切片中观察到。此外，该研究用羟氯喹处理突变型 iAEC2，发现自噬功能障碍加剧，这对临床上经验性使用羟氯喹治疗 chILD 的做法提出了质疑。
关于 ABCA3 蛋白缺乏症，Sun 等人利用 CRISPR 基因校正构建等基因对照，研究 ABCA3 基因的 W308R 和 E690K 两种纯合突变。两种突变均导致 ABCA3 蛋白错误运输，板层小体变小，表面活性物质和脂质分泌受损。E690K 突变的 iAEC2 自我更新能力受损且差异表达基因更多，而 W308R 突变无此表现，揭示不同变异体具有不同病理效应。两者均触发促炎信号。此外，作者利用 A549 肺腺癌细胞过表达突变 ABCA3，重现了 iAEC2 中观察到的蛋白运输缺陷，提示该细胞系可用于部分机制研究，尽管其缺乏关键肺泡 II 型细胞功能。
在遗传性肺泡蛋白沉积症方面，Suzuki 等人利用携带纯合 CSF2RA 649C>T 突变的患者 iPSC 生成巨噬细胞，发现突变型巨噬细胞的分化和吞噬能力未受影响，但从吞噬体中清除表面活性物质的能力下降，导致细胞内表面活性物质蓄积。研究还发现 ABCG1 表达下降，提示胆固醇转运受损可能是表面活性物质蓄积的机制之一。此外，突变型巨噬细胞促炎信号受损，即使受到内毒素刺激也表现减弱。Lachmann 等人则研究了一例携带纯合 CSF2RA R199X 无义突变的 hPAP 患者，其 GM-CSF 受体 α 链截短且无功能，突变型巨噬细胞吞噬功能显著受损，表面活性物质清除障碍。两项研究均尝试通过慢病毒导入野生型 CSF2RA 基因，结果显示可恢复突变巨噬细胞的 GM-CSF 相关功能，提示自体基因校正后巨噬细胞移植有望成为 hPAP 的治疗策略。
关于 Hermansky-Pudlak 综合征，Strikoudis 等人在胚胎干细胞中通过 CRISPR-Cas9 引入 HPS1、HPS2 和 HPS4 突变，构建肺芽类器官（lung bud organoids, LBOs），发现突变类器官形态致密，细胞外基质中胶原和纤连蛋白沉积增加，间充质标志物表达增强，提示纤维化特征。该研究的重要发现是，细胞损伤是纤维化的启动因素而非结果；突变类器官的肺泡 II 型细胞在损伤后分泌白细胞介素-11（IL-11），可能作为纤维化诱导因子。Korogi 等人则利用 HPS2 患者 iPSC 及其基因校正对照建立肺泡类器官，发现 AP3B1 突变导致表面活性物质脂质分泌显著受损，板层小体异常增大并散布于细胞质中，而非靠近质膜的适宜分泌位置。作者认为 AP-3 复合物功能障碍而非板层小体大小本身是表面活性物质分泌受损的主要原因。两项研究共同支持 HPS 中上皮细胞存在内在功能缺陷，进而促进炎症和纤维化。
iPSC 衍生模型在总体上能够再现 chILD 的关键病理特征，包括表面活性物质蛋白误运输或蓄积、细胞内在应激、巨噬细胞功能障碍以及纤维化表型等。这些模型不仅提供了对疾病机制的新见解，例如 SFTPB 突变对下游分泌通路的广泛影响、SFTPC 突变与细胞应激逐渐累积的关系、HPS 中上皮细胞损伤与 IL-11 介导的纤维化级联反应，还初步验证了基因治疗和小分子药物的潜在价值。不过，现有类器官模型大多结构较为简单，主要包含少数几种细胞类型，难以完全模拟肺内多细胞相互作用。未来应发展更复杂的多细胞类器官，扩展对更多 chILD 相关突变的研究，并在模型中引入感染或环境应激因素，以更全面地评估疾病过程和治疗反应。该综述的价值在于系统展示了 iPSC 模型在 chILD 的 VUS 功能验证、发病机制解析和药物筛选中的潜力和局限，为后续研究提供了方向性参考。