Naukowcy z Perelman School of Medicine na Uniwersytecie Pensylwanii odkryli nowy typ komórki, która znajduje się głęboko w ludzkich płucach i może odgrywać kluczową rolę w chorobach płuc człowieka.
Naukowcy, którzy dziś informują o swoich odkryciach w Nature, przeanalizowali ludzką tkankę płuc w celu zidentyfikowania nowych komórek, które nazywają komórkami wydzielniczymi dróg oddechowych (RASC). Komórki wyściełają maleńkie gałęzie dróg oddechowych głęboko w płucach, w pobliżu struktur pęcherzykowych, gdzie tlen jest wymieniany na dwutlenek węgla. Naukowcy wykazali, że RASC mają właściwości podobne do komórek macierzystych, co umożliwia im regenerację innych komórek, które są niezbędne do prawidłowego funkcjonowania pęcherzyków płucnych. Znaleźli również dowody na to, że palenie papierosów i powszechna dolegliwość związana z paleniem zwana przewlekłą obturacyjną chorobą płuc (POChP) mogą zaburzać funkcje regeneracyjne RASC – co sugeruje, że skorygowanie tego zakłócenia może być dobrym sposobem leczenia POChP.
„POChP jest wyniszczającą i powszechną chorobą, ale tak naprawdę nie rozumiemy biologii komórkowej, dlaczego i jak niektórzy pacjenci ją rozwijają. Identyfikacja nowych typów komórek, w szczególności nowych komórek progenitorowych, które są uszkodzone w POChP, może naprawdę przyspieszyć rozwój nowe terapie” – powiedziała pierwsza autorka badania dr n. med. Maria Basil, instruktorka Medycyny Płuc.
POChP zazwyczaj charakteryzuje się postępującym uszkodzeniem i utratą pęcherzyków płucnych, zaostrzaną przez przewlekły stan zapalny. Szacuje się, że dotyka około 10 procent ludzi w niektórych częściach Stanów Zjednoczonych i każdego roku powoduje około 3 milionów zgonów na całym świecie. Pacjentom często przepisuje się sterydowe leki przeciwzapalne i/lub terapię tlenową, ale te terapie mogą jedynie spowolnić proces chorobowy, a nie go zatrzymać lub odwrócić. Postęp w zrozumieniu POChP był stopniowy, po części dlatego, że myszy – standardowe zwierzę laboratoryjne – mają płuca pozbawione kluczowych cech ludzkich płuc.
W nowym badaniu Morrisey i jego zespół odkryli dowody na RASC podczas badania sygnatur aktywności genów komórek płuc pobranych od zdrowych ludzkich dawców. Wkrótce odkryli, że RASC, które nie występują w mysich płucach, są komórkami „wydzielniczymi”, które znajdują się w pobliżu pęcherzyków i produkują białka potrzebne do płynnej wyściółki dróg oddechowych.
„Dzięki takim badaniom zaczynamy rozumieć, na poziomie biologii komórki, co naprawdę dzieje się w tej bardzo rozpowszechnionej chorobie” – powiedział starszy autor Edward Morrisey, profesor medycyny z Fundacji Robinette, profesor Biologii Komórkowej i Rozwoju oraz dyrektor Penn-CHOP Lung Biology Institute w Penn Medicine.
Obserwacje podobieństwa aktywności genów między RASC a ważną komórką progenitorową w pęcherzykach zwaną komórkami AT2 doprowadziły zespół do dalszego odkrycia: RASC, oprócz ich funkcji wydzielniczej, służą jako poprzednicy komórek AT2 – regenerując je w celu utrzymania populacji AT2 i utrzymuj zdrowe pęcherzyki.
Wiadomo, że komórki AT2 stają się nieprawidłowe w POChP i innych chorobach płuc, a naukowcy znaleźli dowody na to, że defekty w RASC mogą być główną przyczyną tych nieprawidłowości. W tkance płucnej osób z POChP, a także osób bez POChP, które paliły w przeszłości, zaobserwowali wiele komórek AT2, które zostały zmienione w sposób sugerujący wadliwą transformację RASC do AT2.
Morrisey powiedział, że potrzebne są dalsze badania, ale odkrycia wskazują na możliwość przyszłych terapii POChP, które będą działać poprzez przywrócenie normalnego procesu różnicowania RASC-do-AT2 – lub nawet poprzez uzupełnienie normalnej populacji RASC w uszkodzonych płucach.
Badanie zostało wsparte przez National Institutes of Health (HL148857, HL087825, HL134745, HL132999, 5T32HL007586-35, 5R03HL135227-02, K23 HL121406, K08 HL150226, DK047967, HL152960, R35HL135816, P30DHL072482,rodzaj B Holandia, Fundacja Parkera B. Francisa i GlaxoSmithKline.