I ricercatori descrivono la ricostruzione e la rigenerazione delle cellule polmonari

Per più di 20 anni, gli scienziati che hanno condotto questo lavoro hanno cercato un modo per innestare cellule nei tessuti polmonari feriti con l’obiettivo di rigenerare le vie aeree o gli alveoli polmonari. Sospettavano che affinché l’attecchimento fosse duraturo e funzionale sarebbe stato importante ricostituire i “compartimenti” staminali o progenitori del polmone, talvolta noti anche come nicchie delle cellule staminali. Si sono concentrati innanzitutto sullo sviluppo di metodi per ingegnerizzare ciascuna delle cellule staminali o progenitrici del polmone in laboratorio utilizzando cellule staminali pluripotenti, e poi hanno sviluppato metodi per trapiantare queste cellule in modelli sperimentali di topo con polmoni danneggiati.

Nel loro studio “Ricostituzione delle cellule staminali delle vie aeree mediante trapianto di cellule basali derivate da cellule staminali primarie o pluripotenti”, i ricercatori del CReM si concentrano sulle vie aeree polmonari. Queste vie aeree sono rivestite da un epitelio che ha cellule staminali ben descritte chiamate “cellule basali”, che sono responsabili del mantenimento di queste vie aeree per tutta la vita.

“Differenziando il modello sperimentale e le cellule staminali pluripotenti umane in cellule basali delle vie aeree nella piastra di laboratorio, siamo stati quindi in grado di utilizzare queste cellule per ricostituire il compartimento delle cellule staminali delle vie aeree del modello danneggiato in vivo (nel tessuto vivente). Ciò ha portato alla vita -lungo attecchimento delle cellule basali ingegnerizzate in un modello immunocompetente. Poiché le cellule innestate come cellule basali, le normali cellule staminali delle vie aeree, erano in grado di autorinnovarsi o fare copie di se stesse dividendosi e dando origine anche ad altre cellule tipi che insieme formano un epitelio funzionale delle vie aeree”, ha spiegato l’autore corrispondente Darrell Kotton, MD, professore di medicina David C. Seldin presso la Chobanian & Avedisian School of Medicine dell’Università di Boston e direttore del CReM.

Nel loro secondo articolo, “Attecchimento alveolare durevole di cellule epiteliali polmonari derivate da PSC in topi immunocompetenti”, i ricercatori del CReM hanno preso di mira le sacche d’aria polmonari, note come alveoli. Kotton e il suo team hanno sviluppato metodi per innestare cellule ingegnerizzate negli alveoli, la regione del polmone responsabile dello scambio di gas. Le cellule innestate formavano entrambi i tipi di cellule alveolari, chiamate pneumociti di tipo 1 e di tipo 2. Poiché i pneumociti di tipo 2 agiscono come progenitori degli alveoli polmonari per tutta la vita, la formazione di nuovi pneumociti di tipo 2 dalle cellule ingegnerizzate trapiantate ha assicurato che le cellule si autorinnovassero e si differenziassero per mantenere gli alveoli polmonari per lungo tempo.

I ricercatori ritengono che la ricostituzione delle cellule staminali e progenitrici dei polmoni nelle vie aeree e negli alveoli utilizzando cellule ingegnerizzate a partire da cellule staminali pluripotenti sia una scoperta importante con molte implicazioni per il futuro trattamento delle malattie polmonari che comportano lesioni, degenerazione o mutazioni. “Poiché le cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC) possono essere generate dal sangue o dalla pelle di qualsiasi individuo attraverso una tecnologia chiamata riprogrammazione, speriamo che questo lavoro contribuisca ad aprire la strada allo sviluppo di nuovi approcci terapeutici in cui le iPSC possano essere prodotte da qualsiasi paziente con malattia polmonare, differenziate in cellule staminali polmonari in laboratorio e utilizzate per il trapianto per ricostituire le vie aeree sane e i tessuti epiteliali alveolari in un modo che sia durevole e funzionale,” ha affermato Martin Ma, primo autore del primo articolo e MD/ Dottorando nel laboratorio Kotton.

Per coloro che soffrono di malattie polmonari genetiche, come la fibrosi cistica e la discinesia ciliare primaria, è possibile modificare geneticamente le iPSC in laboratorio prima del trapianto, il che significa che le cellule appena innestate avranno la loro mutazione genetica corretta e dovrebbero essere esenti da malattia . “Poiché queste cellule saranno le cellule del paziente, diverse solo per il gene corretto, in teoria non dovrebbero essere rigettate dopo il trapianto nel paziente, evitando così qualsiasi necessità di immunosoppressione, come abbiamo dimostrato nelle nostre due prove di studi di trapianto singenico in modelli sperimentali immunocompetenti” ha aggiunto Michael Herriges, PhD, primo autore del secondo articolo e ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Kotton.

Secondo Kotton, questi documenti rappresentano il culmine di 20 anni di ricerca. “Mentre il trattamento delle malattie polmonari come l’enfisema, la fibrosi polmonare e il COVID-19 richiederà molte più ricerche, speriamo che i soggetti con mutazioni genetiche che causano danni alle vie aeree o agli alveoli polmonari, come bambini o adulti con forme familiari di malattia polmonare , potrebbero essere curabili in futuro con questo tipo di approccio.”