Тяжелые повреждения легких от таких заболеваний, как COVID-19, вызывают аномальное восстановление стволовых клеток, которое изменяет архитектуру легких. Аберрантная дифференцировка стволовых клеток в ответ на повреждение может препятствовать восстановлению нормальной функции легких.
В совместном исследовании исследователей Калифорнийского университета в Сан-Франциско, опубликованном 30 декабря в журнале Nature Cell Biology , исследователи Калифорнийского университета в Сан-Франциско Джаймин Катирия, доктор философии, и Чаокун Ван, доктор философии, обнаружили, что тяжелые травмы легких могут вызвать аномальную дифференцировку стволовых клеток легких . доктора Kathiriya и Wang под руководством Хэла Чепмена, доктора медицины, и Tien Peng, доктора медицины, соответственно, использовали модели органоидов стволовых клеток, чтобы раскрыть новый путь стволовых клеток, который наблюдается в тяжело поврежденных легких у пациентов с COVID-19 и идиопатическим легочным фиброзом.
Это исследование предлагает дорожную карту для понимания того, как сильно поврежденные легкие могут реконструироваться и образовывать рубцы, и обеспечивает потенциальный путь к обращению вспять ремоделирования путем нацеливания на аномальную дифференцировку стволовых клеток .
Ранее было принято, что регенеративная способность резидентных стволовых клеток альвеол (AEC2s) действует аналогично мышам и людям. Исследователи неожиданно обнаружили, что AEC2 человека (hAEC2), в отличие от AEC2 мыши, надежно трансдифференцируются в функциональные базальные клетки с сигналами от патологических фибробластов. Одноклеточный анализ траектории hAEC2-базальных клеток in vitro выявил наличие переходных типов клеток и подмножеств базальных клеток, ранее идентифицированных в легких с идиопатическим легочным фиброзом (ИЛФ).
Используя новую органоидную платформу фибробластов/hAEC2, авторы смогли смоделировать метаплазию стволовых клеток или аномальную дифференцировку стволовых клеток, наблюдаемую при тяжелом альвеолярном повреждении. Кроме того, открытие того, что hAEC2s может генерировать патологические переходные типы клеток и базальные клетки, обеспечивает экспериментальное подтверждение траектории стволовых клеток, наблюдаемой в больных легких человека.
«Когда мы впервые увидели, как hAEC2 дифференцируются в базальные клетки, это было настолько поразительно, что мы подумали, что это ошибка», — сказал Пэн. «Но тщательная проверка этой новой траектории дала огромное представление о том, как легкие реконструируются в ответ на серьезную травму, и о потенциальном способе обратить вспять повреждение».
Тот факт, что hAEC2 претерпевают прогрессивную трансдифференцировку в метапластические базальные клетки, не уникален для ИЛФ. Альвеолярные метапластические базальные клетки также часто встречаются в отделах склеродермических и COVID-легких, и они смешиваются с переходными клетками в областях активного ремоделирования. Обычная находка переходных клеток в органоидах, происходящих из hAEC2, а также в ксенотрансплантатах hAEC2 и в гистологическом анализе фиброзных легких предполагает, что hAEC2 являются основным источником метапластических базальных клеток при заболеваниях с тяжелым альвеолярным повреждением.
Исследование закладывает основу для будущих исследований по определению терапевтических мишеней, которые могут предотвратить или обратить вспять метапластическую дифференцировку при тяжелом повреждении легких , а также определить, способны ли другие компоненты фиброзной ниши, такие как эндотелиальные клетки и иммунные клетки, управлять метапластическим фенотипом.
