研究團隊運用高通量空間轉錄組技術，對小鼠從胚胎第12.5天（E12.5）到出生后（P0）的肺發育過程進行了詳細描繪。通過這一技術，研究人員能夠精準地分析基因在空間和時間上的表達模式，從而揭示肺發育過程中的復雜調控機制。研究揭示了肺氣道沿近端-遠端軸的發育過程，不同區域展現出獨特的基因表達模式。近端（靠近氣管）區域中，Sox2和Foxj1基因表達豐富；而在遠端（靠近肺泡）區域，Sox9和Etv5基因則更為突出。這一發現有助于理解氣道發育的空間特異性調控機制。
研究發現了兩個不同的肺泡生態位（D2和D7），它們處于不同的發育狀態。其中，D2生態位以Angpt2和Epha3基因的高表達為標志，表現出更高的成熟度，并在出生時的肺泡發育成熟中發揮關鍵作用。這一發現揭示了肺泡發育過程中的異質性，為深入理解肺泡成熟的調控提供了線索。研究團隊鑒定了驅動肺發育的關鍵轉錄因子和調控網絡。例如，Foxa1在近端氣道的發育中起著至關重要的作用，而Tbx2和Cux1則對于遠端氣道和肺泡成熟至關重要。這些轉錄因子通過復雜的調控網絡，精確地指導肺發育過程中的細胞分化和組織形成。
在更成熟的肺泡生態位中，VEGF、ANGPT和EPHA等信號通路高度活躍。這些信號通路在肺泡成熟和血管生成中發揮著重要作用。這一發現為理解肺發育過程中的細胞間通訊和微環境調控提供了重要依據。這一詳細的分子圖譜為理解人類肺發育提供了重要的研究基礎，并可能為治療呼吸系統疾病帶來新的治療策略。通過比較小鼠和人類肺中的空間基因表達模式，研究人員識別了物種保守和特異性的基因表達特征。這一比較分析有助于發現治療特發性肺纖維化（IPF）和慢性阻塞性肺疾病（COPD）等疾病的新靶點，為開發針對性的治療手段提供了科學依據。
廣州健康院/中國科技大學聯合培養博士生孟小高、廣州實驗室李文佳為本文的共同第一作者。研究項目得到了國家重點研發計劃、國自然以及GIBH自主部署項目等經費的支持。
圖1?該研究利用高通量空間轉錄組學繪制小鼠胚胎期主要階段到出生后P0天的時空分子圖譜，突出了肺發育的
分子軌跡、近端和遠端氣道發育的空間模式、肺泡發育的生態位異質性和肺發育中的信號通路調控。
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