肺纖維化（Pulmonary fibrosis, PF），特別是特發性肺纖維化，是一種肺部組織被瘢痕替代、導致功能喪失的疾病。盡管其發病機制未完全明確，但近年來在分子病理機制上有所突破，推動了尼達尼布和吡非尼酮等藥物的上市。這些治療方法能夠在一定程度上減緩病情發展，但它們通常伴有不良反應，且無法實現根本治愈。為了深入研究肺纖維化的發病機制和開發新的治療方法，建立可靠的體外模型至關重要[1]。
TGF-β是一種多功能細胞因子，參與調節細胞增殖、分化和凋亡。TGF-β與細胞受體結合后，激活Smad蛋白并調控基因，促進纖維化，還能通過非Smad途徑（如MAPK）加速這一過程。在肺纖維化過程中，TGF-β通路被異常激活，使細胞外基質過度沉積，形成肺疤痕。在特發性肺纖維化中，TGF-β通路的異常激活是纖維化進展的關鍵因素之一[2]。近年來，利用TGF-β誘導肺相關細胞系和肺類器官纖維化模型，已成為研究肺纖維化的熱門方法。
提問：為什么選擇TGF-β誘導肺纖維化？
TGF-β建模 vs 傳統模型：肺纖維化研究中的優勢對比
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對比維度 |
TGF-β建模 |
傳統模型（如博萊霉素、放射線、基因編輯） |
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機制特異性 |
精準靶向纖維化核心通路（TGF-β/Smad信號通路），避免炎癥干擾 |
非特異性炎癥反應[3]（博萊霉素）或單一基因功能研究（基因編輯） |
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實驗可控性 |
TGF-β濃度、作用時間可精確調控，體外48小時即可誘導穩定EMT表型[4] |
劑量和時間難以精確控制，表型不穩定 |
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實驗周期 |
造模周期短（＜1周） |
周期長（博萊霉素：2-4周；放射線：＞4周） |
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多通路交互模擬 |
激活Smad3、Col1a1等多靶點，模擬纖維化多通路交互[5，6] |
基因編輯模型僅聚焦單一基因，難以模擬多通路交互 |
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臨床關聯性 |
與COVID-19后纖維化、IPF等臨床病理高度關聯，動態模擬局部或彌漫性纖維化[7] |
難以模擬病毒性纖維化（如COVID-19后纖維化） |
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數據可重復性 |
數據重復性高（>95%），結果一致性強 |
數據波動大，重復性較低（如博萊霉素模型的炎癥干擾） |
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操作難度 |
操作簡單，無需復雜設備 |
操作復雜（如放射線模型需特殊設備，基因編輯模型技術門檻高） |
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成本效益 |
試劑成本低，實驗效率高 |
成本高（如基因編輯模型的構建與驗證費用） |
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轉化價值 |
支持抗纖維化藥物篩選與機制研究，臨床前驗證潛力大（如Cilengitide抑制劑）[8] |
轉化價值有限，難以直接應用于藥物開發 |
綜上，TGF-β造模因其機制靶向性、操作可控性及結果一致性，成為肺纖維化研究的優選工具，尤其適用于信號通路解析和抗纖維化藥物開發。
TGF-β誘導肺纖維化實驗流程
在體外纖維化造模的實驗中，通常會選擇對TGF-β信號高度敏感的肺泡上皮細胞（如A549細胞系）或人胚肺成纖維細胞（HELF）。推薦采用2–10 ng/mL的TGF-β1進行處理24–72小時，根據細胞響應程度可以適當調整濃度和處理時間，并對模型進行鑒定和分析。
鑒定
（1）細胞形態：可以觀察到細胞從典型的鵝卵石狀上皮形態向梭形間質形態的轉變；
（2）基因水平：使用實時熒光定量PCR（RT-qPCR）技術可檢測到上皮標志基因E-cadherin的表達降低，以及膠原合成相關基因Collagen I/III（Col1a1/Col3a1）、α-SMA、Vimentin、結締組織生長因子CTGF的表達上調；
（3）蛋白水平：通過WB或ELISA對TGF-β信號通路的下游效應蛋白如磷酸化Smad3（p-Smad3）、Collagen I、α-SMA以及炎癥相關因子IL-6、TNF-α進行定量分析[9]。為了評估膠原沉積和細胞外基質（ECM）重塑，可采用羥脯氨酸（HYP）比色法測定膠原含量，并通過Masson三色染色或Sirius Red染色技術對膠原纖維進行組織化學染色[10]。
體外纖維化模型鑒定指標：Fibronectin、Collagen I、α-SMA[9]
使用 H&E 染色和 Masson 三色染色評估不同實驗組的組織病理學變化和膠原蛋白沉積[10]
（4）功能學驗證：通過Transwell滲透實驗評估細胞侵襲和遷移能力的變化，以及通過膠原凝膠收縮實驗來證實肌成纖維細胞的收縮活性[11]。
（5）信號通路分析：通過Western blotting檢測p-Smad3與Smad3的比值來確認TGF-β介導的經典Smad信號通路的激活狀態，并探究絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）途徑中的p38 MAPK和細胞外信號調節激酶（ERK）的磷酸化水平，以揭示非經典信號通路的作用。
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產品數據
Measured by its ability to inhibit the IL-4-dependent proliferation of TF?1 human erythroleukemic cells. The ED50 for this effect is 4-40 pg/ml
下期預告：肝纖維化建模
參考文獻
[1]Koudstaal, T., Funke-Chambour, M., Kreuter, M., Molyneaux, P. L., & Wijsenbeek, M. S. (2023). Pulmonary fibrosis: from pathogenesis to clinical decision-making. Trends in molecular medicine.
[2]Ong, C. H., Tham, C. L., Harith, H. H., Firdaus, N., & Israf, D. A. (2021). TGF-β-induced fibrosis: A review on the underlying mechanism and potential therapeutic strategies. European journal of pharmacology, 911, 174510.
[3]Yue, X., Shan, B., & A. Lasky, J. (2010). TGF-β: titan of lung fibrogenesis. Current enzyme inhibition, 6(2), 67-77.
[4]Kasai, H., Allen, J. T., Mason, R. M., Kamimura, T., & Zhang, Z. (2005). TGF-β1 induces human alveolar epithelial to mesenchymal cell transition (EMT). Respiratory research, 6, 1-15.
[5]Yang, W., Li, Y., Shi, F., & Liu, H. (2023). Human lung organoid: Models for respiratory biology and diseases. Developmental Biology, 494, 26-34.
[6]Wei, P., Xie, Y., &Tu, Y. (2019). Transforming growth factor (TGF)-β1-induced miR-133a inhibits myofibroblast differentiation and pulmonary fibrosis. Cell death & disease 10, no. 9: 670.
[7]Gaikwad, A. V., Lu, W., Dey, S., Bhattarai, P., Haug, G., Larby, J., & Sohal, S. S. (2023). Endothelial-to-mesenchymal transition: a precursor to pulmonary arterial remodelling in patients with idiopathic pulmonary fibrosis. ERJ open research, 9(2).
[8]Yi, M., Yuan, Y., Ma, L., Li, L., Qin, W., Wu, B., & Liu, B. (2024). Inhibition of TGFβ1 activation prevents radiation‐induced lung fibrosis. Clinical and Translational Medicine, 14(1), e1546.
[9]Liu, P., Miao, K., Zhang, L., Mou, Y., Xu, Y., & Wang, Y. (2020). Curdione ameliorates bleomycin-induced pulmonary fibrosis by repressing TGF-β-induced fibroblast to myofibroblast differentiation. Respiratory research, 21, 1-10.
[10]Li, S., Xu, A., Li, Y., Tan, C., La Regina, G., Silvestri, R., & Qi, W. (2021). RS4651 suppresses lung fibroblast activation via the TGF-β1/SMAD signalling pathway. European Journal of Pharmacology, 903, 174135.
[11]Yamanishi, C., Robinson, S., & Takayama, S. (2019). Biofabrication of phenotypic pulmonary fibrosis assays. Biofabrication, 11(3), 032005.