Los investigadores han identificado una célula madre pulmonar que repara el compartimento de intercambio de gases del órgano, según un nuevo estudio de la Facultad de Medicina Perelman de la Universidad de Pensilvania. Aislaron y caracterizaron estas células progenitoras de pulmones humanos y de ratón y demostraron queson esenciales para reparar el tejido pulmonar dañado por influenza severa y otras enfermedades respiratorias.
La investigación, dirigida por Edward E. Morrisey, PhD, profesor de Biología Celular y del Desarrollo, se publicó esta semana en Naturaleza . Morrisey también es director del Centro Penn de Biología Pulmonar y director científico del Instituto de Medicina Regenerativa.
El desarrollo del pulmón, o sistema pulmonar, es una adaptación evolutiva a la vida en tierra. Los pulmones son esenciales en la mayoría de los animales grandes para una existencia terrestre. Su estructura compleja, que es dictada en parte por su integración con el sistema cardiovascular,los convierte en un órgano interesante pero difícil de estudiar desde la perspectiva de la medicina de regeneración. Además, la enfermedad pulmonar es una de las principales causas de muerte en el mundo, superada solo por la enfermedad cardiovascular y el cáncer.
"Uno de los lugares más importantes para comprender mejor la regeneración pulmonar es en los alvéolos, los pequeños nichos dentro del pulmón donde la sangre absorbe el oxígeno y el dióxido de carbono se exhala", dijo Morrisey. "Para comprender mejor estas delicadas estructuras, hemos estado mapeando los diferentes tipos de células dentro de los alvéolos. Comprender las interacciones célula-célula debería ayudarnos a descubrir nuevos jugadores y vías moleculares para apuntar a futuras terapias ".
El Naturaleza el estudio examinó las células epiteliales que recubren las superficies de los alvéolos de intercambio gaseoso pulmonar para determinar el comportamiento de las células madre que podría restaurar la función respiratoria normal después de una lesión grave causada por una infección por influenza o en enfermedades como la enfermedad pulmonar obstructiva crónica EPOC.Los órganos, como el intestino, vuelcan el revestimiento epitelial completo cada cinco días a través de la actividad de un linaje de células madre residentes, los órganos como el pulmón exhiben un recambio muy lento y contienen células madre que se activan solo después de una lesión para regenerar el daño.tejido.
El equipo identificó un linaje progenitor epitelial alveolar AEP que está incrustado en una población más grande de células llamadas células alveolares tipo 2, o AT2. Estas células generan surfactante pulmonar un agente humectante, que evita que los pulmones colapsen con cada"Los AEP son un linaje estable en el pulmón y giran muy lentamente, pero se expanden rápidamente después de una lesión para regenerar el revestimiento de los alvéolos y restablecer el intercambio de gases", dijo el coautor Will Zacharias, MD, PhD, un postdoctoralcompañero en el laboratorio de Morrisey. David B. Frank, MD, PhD, cardiólogo pediátrico en el Hospital de Niños de Filadelfia, es el otro coautor.
los AEP exhiben su propio conjunto distintivo de genes y contienen una firma epigenética única. El laboratorio de Morrisey utilizó la información genómica obtenida de los AEP de ratón para identificar una proteína conservada de la superficie celular llamada TM4SF1 que puede usarse para aislar AEP del pulmón humano.El equipo generó organoides pulmonares tridimensionales de David B. Frank. "A partir de nuestro sistema de cultivo organoide, pudimos demostrar que los AEP son un progenitor alveolar conservado evolutivamente que representa un nuevo objetivo para humanosestrategias de regeneración pulmonar ", dijo Morrisey.
El equipo tiene acceso a más de 300 pulmones a través del programa de trasplante de pulmón dirigido por Edward Cantu, MD, profesor asociado de cirugía. Para su próximo estudio, el equipo tiene como objetivo investigar el tejido pulmonar dañado por la influenza y otras enfermedades pulmonaresmodelos para determinar dónde y cuándo los AEP aumentan en respuesta a la lesión pulmonar aguda o más estados de enfermedad crónica.
Dada la gravedad de la temporada actual de influenza, estos estudios proporcionan una nueva visión de cómo el pulmón humano se regenera e identifica nuevas vías genéticas y epigenéticas importantes para la regeneración pulmonar. El equipo ahora está explorando cuáles de estas vías moleculares pueden promover la función AEP en elpulmón humano y de ratón, incluida la comprensión de si los medicamentos diseñados para activar la señalización de Fgf, una de las vías clave conservadas en los AEP humanos y de ratón, pueden promover la regeneración pulmonar.
"Estamos muy entusiasmados con este hallazgo novedoso", dijo James P. Kiley, PhD, director de la División de Enfermedades Pulmonares del Instituto Nacional del Corazón, los Pulmones y la Sangre, que apoyó el estudio. "Los estudios básicos son pasos fundamentalescálculos para avanzar en nuestra comprensión de la regeneración pulmonar. Además, el apoyo del NHLBI a los investigadores de la ciencia básica a la traslacional ayuda a promover colaboraciones que acercan el campo a las estrategias regenerativas para enfermedades pulmonares agudas y crónicas ".
Jarod A. Zepp, Michael P. Morley, Farrah Alkhaleel, Jun Kong y Su Zhou, todos de Penn son coautores.
Este trabajo fue apoyado por subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud T32-HL007586 a WJZ; T32-HL007915, K12-HD043245, T32-HL007843, HL110942, HL087825, HL132999, HL129478, HL134745
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Materiales proporcionado por Facultad de medicina de la Universidad de Pensilvania . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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