Βλαστοκύτταρα μπορούν να κάνουν αναγέννηση των πνευμονικών κυττάρων

Ένα νέο τρόπο μεταμόσχευσης τροποποιημένων κυττάρων σε πνευμονικό ιστό που έχει υποστεί βλάβη ή τραυματισμό ανακάλυψαν ερευνητές από το Κέντρο Αναγεννητικής Ιατρικής (CReM), μια κοινοπραξία του Πανεπιστημίου και του Ιατρικού Κέντρου της Βοστώνης, ανοίγοντας έτσι το δρόμο για νέες θεραπείες σε ασθένειες των πνευμόνων, όπως το εμφύσημα, η πνευμονική ίνωση και ο COVID-19.

Σε δύο μελέτες τους οι ειδικοί, περιγράφουν τις μεθόδους που χρησιμοποίησαν για να δημιουργήσουν βλαστικά κύτταρα πνεύμονα, και να τα μεταμοσχεύσουν χωρίς ανοσοκαταστολή σε πειραματικούς πνεύμονες που είχαν υποστεί βλάβη. Οι μελέτες τους δημοσιεύθηκαν στο Cell Stem Cell.

Η συγκεκριμένη επιστημονική ομάδα, επί 20 χρόνια και πλέον αναζητά τρόπο να μεταμοσχεύσει κύτταρα σε προσβεβλημένο πνευμονικό ιστό για την ανανέωση των αεραγωγών των πνευμόνων, των κυψελίδων. Για να διαρκέσει το αποτέλεσμα της εμφύτευσης θα ήταν σημαντικό να ανασυσταθεί το στέλεχος ή τα προγονικά «διαμερίσματα» του πνεύμονα, μερικές φορές γνωστά και ως κόγχες βλαστοκυττάρων. Επικεντρώθηκαν αρχικά στην ανάπτυξη μεθόδων για την κατασκευή καθενός από τα βλαστικά ή προγονικά κύτταρα του πνεύμονα στο εργαστήριο χρησιμοποιώντας πολυδύναμα βλαστοκύτταρα και στη συνέχεια ανέπτυξαν μεθόδους για τη μεταμόσχευση αυτών των κυττάρων σε πειραματικά μοντέλα ποντικών με πνεύμονες που είχαν υποστεί βλάβη.

Στη μελέτη τους  «Ανασύσταση βλαστοκυττάρων αεραγωγών με μεταμόσχευση πρωτογενών ή πολυδύναμων βασικών κυττάρων που προέρχονται από βλαστοκύτταρα», οι ερευνητές του CReM επικεντρώνονται στους αεραγωγούς των πνευμόνων. Αυτοί οι αεραγωγοί επενδύονται από ένα επιθήλιο με βλαστοκύτταρα που ονομάζονται «βασικά κύτταρα» και τα οποία είναι υπεύθυνα για τη διατήρηση αυτών των αεραγωγών καθόλη τη διάρκεια της ζωής.

«Με τη διαφοροποίηση πειραματικού μοντέλου και ανθρώπινων πολυδύναμων βλαστοκυττάρων σε βασικά κύτταρα αεραγωγού στο εργαστηριακό πλακάκι, μπορέσαμε στη συνέχεια να χρησιμοποιήσουμε αυτά τα κύτταρα για να ανασυνθέσουμε το διαμέρισμα βλαστοκυττάρων των τραυματισμένων μοντέλων αεραγωγών in vivo (σε ζωντανό ιστό). Αυτό είχε ως αποτέλεσμα τη δια βίου εμφύτευση των κατασκευασμένων βασικών κυττάρων σε ένα ανοσοεπαρκές μοντέλο. Επειδή τα κύτταρα που μεταμοσχεύθηκαν ως βασικά κύτταρα, τα φυσιολογικά βλαστοκύτταρα των αεραγωγών, μπόρεσαν να ανανεωθούν από μόνα τους ή να δημιουργήσουν αντίγραφα του εαυτού τους με διαίρεση και επίσης δημιουργώντας άλλους τύπους κυττάρων που μαζί δημιουργούν ένα λειτουργικό επιθήλιο των αεραγωγών», εξήγησε ο εποπτεύων συγγραφέας Darrell Kotton, Καθηγητής Ιατρικής στο Πανεπιστήμιο της Βοστώνης και διευθυντής του CReM.

Στη δεύτερη εργασία τους «Ανθεκτική κυψελιδική μεταμόσχευση επιθηλιακών κυττάρων του πνεύμονα που προέρχονται από PSC σε ανοσοεπαρκή ποντίκια», οι ερευνητές του CReM στόχευσαν τους πνευμονικούς αερόσακους, γνωστούς ως κυψελίδες. Ο Kotton και η ομάδα του ανέπτυξαν μεθόδους για τη μεταμόσχευση τροποποιημένων κυττάρων στις κυψελίδες, την περιοχή του πνεύμονα που είναι υπεύθυνη για την ανταλλαγή των αερίων. Τα μεταμοσχευμένα κύτταρα σχημάτισαν και τους δύο τύπους κυψελιδικών κυττάρων, που ονομάζονται πνευμονοκύτταρα τύπου 1 και τύπου 2. Δεδομένου ότι τα πνευμονοκύτταρα τύπου 2 δρουν ως πρόγονοι των πνευμονικών κυψελίδων σε όλη τη διάρκεια της ζωής τους, ο σχηματισμός νέων πνευμονοκυττάρων τύπου 2 από τα μεταμοσχευμένα μηχανικά κύτταρά τους εξασφάλισε ότι τα κύτταρα θα ανανεώνονται από μόνα τους και θα διαφοροποιούνται για να διατηρούνται οι πνευμονικές κυψελίδες για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Οι ερευνητές πιστεύουν ότι η ανασύσταση βλαστικών και προγονικών κυττάρων του πνεύμονα στους αεραγωγούς και τις κυψελίδες μέσω πολυδύναμων βλαστοκυττάρων αποτελεί σημαντικό εύρημα με πολλές εφαρμογές σε μελλοντική θεραπεία πνευμονικών παθήσεων που περιλαμβάνουν τραυματισμό, εκφυλισμό ή μεταλλάξεις.

«Δεδομένου ότι τα επαγόμενα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα μπορούν να δημιουργηθούν από το αίμα ή το δέρμα οποιουδήποτε ατόμου μέσω μιας τεχνολογίας που ονομάζεται επαναπρογραμματισμός, ελπίζουμε ότι αυτή η εργασία θα βοηθήσει να ανοίξει ο δρόμος προς την ανάπτυξη νέων θεραπευτικών προσεγγίσεων όπου τα επαγόμενα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα μπορούν να κατασκευαστούν από οποιονδήποτε ασθενή με πνευμονική νόσο, διαφοροποιημένη σε βλαστοκύτταρα του πνεύμονα στο εργαστήριο και χρησιμοποιείται για μεταμόσχευση για την ανασύσταση των υγιών ιστών αεραγωγού και κυψελιδικού επιθηλίου με τρόπο ανθεκτικό και λειτουργικό», δήλωσε ο Martin Ma, πρώτος συγγραφέας της πρώτης εργασίας και Διδακτορικός φοιτητής στο εργαστήριο του Kotton.

Για όσους πάσχουν από γενετικές πνευμονικές ασθένειες, όπως η κυστική ίνωση και η πρωτογενής βλεφαροειδής δυσκινησία, είναι δυνατή η γονιδιακή επεξεργασία των επαγόμενων πολυδύναμων βλαστοκυττάρων στο εργαστήριο πριν από τη μεταμόσχευση, πράγμα που σημαίνει ότι στα εμφυτευόμενα κύτταρα θα έχει διορθωθεί η γονιδιακή τους μετάλλαξη και θα πρέπει να είναι απαλλαγμένα από ασθένειες.

«Δεδομένου ότι αυτά τα κύτταρα θα είναι κύτταρα του ίδιου του ασθενούς, που διαφέρουν μόνο ως προς το διορθωμένο γονίδιο, θεωρητικά δεν θα πρέπει να απορριφθούν μετά τη μεταμόσχευση, αποφεύγοντας έτσι οποιαδήποτε ανάγκη για ανοσοκαταστολή, όπως έχουμε αποδείξει στις δύο μελέτες μας» πρόσθεσε ο Michael Herriges, πρώτος συγγραφέας της δεύτερης εργασίας και μεταδιδακτορικός συνεργάτης στο εργαστήριο του Kotton.

Σύμφωνα με τον Kotton, αυτές οι εργασίες αντιπροσωπεύουν το αποκορύφωμα 20 ετών έρευνας. «Ενώ η θεραπεία πνευμονικών ασθενειών όπως το εμφύσημα, η πνευμονική ίνωση και ο COVID-19 θα απαιτήσουν πολύ περισσότερη έρευνα, ελπίζουμε ότι ασθένειες με γονιδιακές μεταλλάξεις που προκαλούν βλάβες στους αεραγωγούς ή τις κυψελίδες σε παιδιά ή ενήλικες, μπορεί να είναι θεραπεύσιμες με τον τρόπο αυτό, στο μέλλον.