在病變的晚期，新型冠狀病毒可以廣泛感染肺組織，可能對肺功能造成嚴重損害。在過去三年中，人類干細胞衍生的類器官已成為COVID-19研究的優勢工具。

人類肺部類器官（hLOs）具有與支氣管和肺泡相似的結構，類似于人類肺組織的結構和功能，使得培養過程復雜。研究人員使用小分子化合物和細胞因子誘導多能干細胞形成內胚層，然后讓內胚層形成三維組織，獲得類似于早期胚胎肺的組織，并進一步發展成肺組織。

培養人類肺部類器官有多種協議。接下來，我們將根據Han和Alyssa J Miller等人的文章[1][2]，總結從人類多能干細胞（hPSCs）形成人類肺部類器官和芽尖祖細胞類器官的一般過程。

Figure 1 Process of hPSC-Derived Human Lung Organoids and Bud Tip Progenitor Organoids by Alyssa J Miller et al. [2] 

hPSC定向分化為內胚層

hPSCs使用Accutase解離并接種到低附著6孔板中，懸浮在無血清分化培養基中，含有10μM Y-27632、0.5 ng/mL人BMP4、2.5 ng/mL人bFGF和100 ng/mL人Activin A，培養3-4天。

誘導前腸球狀體形成

為了誘導前腸球狀體的形成，培養基更換為前腸分化培養基：DMEM/F12培養基補充了1× N-2、1× B27、10 mM HEPES、1× L-谷氨酰胺、10 µM SB431542、200 ng/mL人Noggin、1 µM SAG、500 ng/mL人FGF4和2 µM CHIR99021，培養5天。

然后，不破壞單層細胞的情況下收集漂浮的球狀體，轉移到新的離心管中，并接種到含有Matrigel的板中，然后在37°C下孵化。

Figure 2 Bright-field images of foregut spheroids [2].

人肺類器官和芽尖祖細胞類器官的誘導

3.1 人類肺部類器官的誘導

通過向前腸球狀體中添加人類肺部類器官誘導培養基來誘導人類肺部類器官：DMEM/F12培養基補充了1× N-2、1× B27、1% FBS、10 mM HEPES、1× L-谷氨酰胺和500 ng/mL人FGF10，每兩周更換一次培養基。

大約需要50天來生成人類肺部類器官，這些類器官展現出分散的上皮細胞網絡，其中類似氣道的上皮細胞被間充質細胞包圍，并表達肺泡上皮細胞的標志物。

Figure 3 Bright-field image of expected growth pattern of human lung organoids [2]

3.2 芽尖祖細胞類器官的誘導

向前腸囊中添加人類肺部類器官誘導培養基：在DMEM/F12培養基中加入1× N-2、1× B27、10 mM HEPES、1× L-谷氨酰胺、10 ng/mL人FGF7、0.5% BSA、50 µg/mL抗壞血酸、3 µM CHIR99021、50 nM ATRA和0.4 µM單硫甘油，然后培養混合物。每2-3天更換一次培養基。將生成芽尖祖細胞類器官。

培養22天后，芽尖祖細胞類器官包含一個高度富集且增殖的細胞群，這些細胞表達與人類胎兒芽尖祖細胞類似的轉錄因子，包括SOX2+、SOX9+、ID2+和NKX2.1+。

Figure 4 Bright field image of bud tip progenitor organoid growth pattern [2]

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