杯状细胞增生（goblet cell hyperplasia，GCH）是慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）的标志性特征，并可导致发病率和死亡率升高。我们利用单细胞RNA测序（single-cell RNA sequencing，scRNA-seq）、空间转录组学及体外模型，研究了COPD中GCH的细胞和分子起源。我们鉴定出“基底细胞-杯状细胞过渡细胞”（basal-to-goblet transitional cells，BGTC），其在转录特征和空间定位上均处于基底细胞与杯状细胞之间，并以表达B组分泌蛋白酶抑制剂（clade B serpins）为特征。体外研究表明，包括IL-1β在内的炎性细胞因子可通过SERPINB3/4阳性中间状态，促进基底细胞向杯状细胞分化；而SERPINB3过表达则可诱导气道基底细胞分化为产生IL1B的炎性杯状细胞。此外，我们还从COPD患者肺组织中鉴定出一类SERPINB4阳性的“杯状细胞变异型基底细胞”（goblet-variant basal cells），其在离体条件下表达杯状细胞相关基因和炎症相关基因。综上，这些结果表明，B组分泌蛋白酶抑制剂参与了COPD中的异常上皮分化和炎性信号传导，并支持以B组分泌蛋白酶抑制剂为治疗靶点以减少GCH。
B类serpin蛋白促进慢性阻塞性肺疾病患者气道中基底细胞向杯状细胞的直接分化 | bioRxiv
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B类serpin蛋白促进慢性阻塞性肺疾病患者气道中基底细胞向杯状细胞的直接分化
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Tiffany S Tufenkjian 、
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Jessica B Blackburn 、
David Nichols 、
Alfredo Vasquez 、
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Ciara Shaver 、
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Lorraine Ware 、
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Timothy S Blackwell 、
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Bradley W Richmond
doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.21.753278
Tiffany S Tufenkjian 1 范德堡大学医学中心；
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Jessica B Blackburn 1 范德堡大学医学中心；
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David Nichols 1 范德堡大学医学中心；
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Alfredo Vasquez 1 范德堡大学医学中心；
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Ciara Shaver 1 范德堡大学医学中心；
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Lorraine Ware 1 范德堡大学医学中心；
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Timothy S Blackwell 2 密歇根大学医学院
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Bradley W Richmond 1 范德堡大学医学中心；
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通讯作者： bradley.richmond{at}vumc.org
摘要
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摘要
杯状细胞增生（goblet cell hyperplasia，GCH）是慢性阻塞性肺疾病（COPD）的标志性特征，并导致患者发病率和死亡率升高。我们利用单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）、空间转录组学和体外模型，研究了 COPD 中 GCH 的细胞和分子起源。我们鉴定出“基底细胞-杯状细胞过渡细胞”（basal-to-goblet transitional cells，BGTC）；这些细胞在转录特征和空间位置上均处于基底细胞与杯状细胞之间，其特征是表达 B 类serpin蛋白。体外研究表明，包括 IL-1β 在内的炎性细胞因子可通过 SERPINB3/4⁺ 中间状态促进基底细胞向杯状细胞分化，而 SERPINB3 过表达可诱导气道基底细胞分化为产生 IL1B 的炎性杯状细胞。此外，我们还从 COPD 患者肺组织中鉴定出一类 SERPINB4⁺“杯状细胞变异型基底细胞”；这些细胞在离体状态下表达杯状细胞相关基因和炎症相关基因。综上，这些结果表明，B 类serpin蛋白参与 COPD 中异常的上皮分化和炎症信号传导，并支持以 B 类serpin蛋白为治疗靶点以减少 GCH。
利益冲突声明
资助方信息声明
美国国立卫生研究院，5T32HL094296
美国退伍军人事务部， https://ror.org/05rsv9s98 IK2BX003841 I50CX002551
美国胸科学会， https://ror.org/0547sz392 阻塞性肺病研究领域葛兰素史克研究基金
Ann M. Duffer 家庭基金会
版权
。
本内容依据 CC-BY-NC-ND 4.0 国际许可协议提供。
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发布于 2026 年 9 月 22 日。
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Tiffany S Tufenkjian 、
Jessica B Blackburn 、
David Nichols 、
Alfredo Vasquez 、
Ciara Shaver 、
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Timothy S Blackwell 、
Bradley W Richmond
bioRxiv 2026.09.21.753278； doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.21.753278
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bioRxiv 2026.09.21.753278； doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.21.753278
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.21.753278v1?rss=1
🏷️ 慢性阻塞性肺疾病 杯状细胞增生 气道基底细胞分化 SERPINB3/4 单细胞RNA测序