日本京都大学iPS细胞研究所（CiRA）临床应用部门的山城春华（研究当时为研究生，现为医学研究科助教）、小西聪史特定据点助教、后藤慎平教授等人组成的研究团队宣布，已鉴定出在人iPS细胞分化为气道上皮多纤毛细胞过程中出现的前驱细胞“deuterosomal细胞”的特异性表面标志物。同时还阐明了疑难病“纤毛不动综合征（PCD）”部分病型的发病机制，上述成果将有助于PCD诊断方法与治疗方法的开发。相关研究内容已发表在《Stem Cell Reports》的3月19日刊上。
图1 基于人类iPS细胞来源气道上皮细胞scRNA-seq的UMAP分析（供图：京都大学iPS细胞研究所）
每个点代表一个细胞，显示位置越近的细胞性质越相似。确认存在deuterosomal细胞（DC）群。
气道上皮细胞由多纤毛细胞等多种细胞构成，可将吸入的病原体与异物随黏液一同排出，承担着呼吸道防御功能。该功能异常会引发以PCD为代表的慢性呼吸道感染。PCD是由纤毛相关基因突变导致的遗传性疾病，发病率约为两万分之一，估算日本国内患者约有5000人，目前尚无有效疗法。虽然此前已报告了多个致病基因，但大多与纤毛结构、运动相关，而与分化相关的研究仍十分有限。
在PCD中，纤毛数量减少的RGMC病型被认为是由参与纤毛分化的基因突变引起，其病因是CCNO基因突变导致。该基因被认为与纤毛的前身结构——中心粒的扩增有关，但详细机制此前一直不清楚。
研究团队聚焦于扩增途径之一——通过大量产生中心体的“deuterosome依赖途径”。纤毛由名为中心体的结构扩增形成，随后向细胞顶端（表面方向）移动，并成熟为纤毛基部的基底小体。
Deuterosome是作为中心体支架的结构，拥有该结构的多纤毛细胞前驱细胞（deuterosomal细胞）仅在发育与再生过程中短暂出现，因此此前难以进行详细解析。
为此，研究团队利用此前已建立的从人iPS细胞诱导气道上皮细胞的技术，通过单细胞转录组分析，鉴定出deuterosomal细胞，并确认该细胞在分化初期短暂达到峰值，之后逐渐转变为成熟的多纤毛细胞的过程。
此外，研究团队还发现了在该细胞中特异性表达的蛋白质CD36，并将其作为标记物分离出细胞。研究还证实，分离出的细胞中相关基因表达量高，向多线毛细胞分化能力强。
另外，还构建了携带CCNO突变的PCD患者来源iPS细胞，以及修复了该突变的iPS细胞，分别诱导分化为气道上皮细胞并进行比较分析。
结果显示，疾病特异性iPS来源的气道上皮细胞中CCNO蛋白表达下降，多纤毛细胞形成显著受损。相比之下，基因修复后的iPS细胞来源细胞则得到恢复，中心粒的数量也有所增加。这表明CCNO突变通过引起气道中心粒扩增障碍，导致多纤毛形成障碍。
研究人员对疾病特异性iPS细胞及其修复型细胞诱导而来的气道上皮细胞分别进行单细胞转录组分析，详细比较了基因表达。
结果显示，在修复iPS细胞中，经由deuterosomal细胞正常分化为多纤毛细胞；而在疾病特异性iPS细胞来源的气道上皮细胞中，出现了不经过deuterosomal细胞的分化途径，异常细胞群也随之增加。
研究团队表示，今后将利用以CD36为指标的分离方法，进一步深入理解对该疾病病理的理解。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Stem Cell Reports
论文：Deuterosomal cells are the responsible lineage for multiciliogenesis in human airway differentiation
DOI：10.1016/j.stemcr.2026.102860
