Új módszer a sérült tüdőszövetek rehabilitációjára
A tüdőtágulás, a tüdőfibrózis és a COVID-19 következményeinek gyógyításában segíthet az új immunszuppresszió nélküli eljárás.
A Boston University és a Boston Medical Center által működtetett Center for Regenerative Medicine (CReM) kutatói a Cell Stem Cell folyóiratban két tanulmányt is közöltek, amelyekben egy új megközelítést ismertetnek a mesterséges sejtek sérült tüdőszövetekbe történő beültetésére. Ezek az eredmények a tüdőbetegségek, például a tüdőtágulás (emphysema), a tüdőfibrózis és a COVID-19 kezelésének új módszereihez vezethetnek. A két tanulmány, amely a tüdő őssejtek génszerkesztési módszereinek leírását és a sérült tüdőbe immunszuppresszió nélkül történő transzplantációjának módszereit foglalja össze.
A kutatók több mint 20 éve keresték a módját annak, hogy sejteket ültessenek be sérült tüdőszövetekbe a légutak vagy az alveolusok regenerálása céljából. Azt gyanították, hogy ahhoz, hogy a beültetés megfelelően tartós és működőképes legyen, fontos lenne a tüdő őssejt- vagy progenitor "rekeszeinek", más néven őssejt niche-einek helyreállítása.
Először a kutatók arra összpontosítottak, hogy hatásos módszereket dolgozzanak ki a tüdő minden egyes ős- vagy progenitor sejtjének laboratóriumi előállítására pluripotens őssejtek felhasználásával, majd különböző eljárásokat dolgoztak ki ezen sejtek átültetésére sérült tüdővel rendelkező egérmodellekbe.
A CReM kutatói először a tüdő légutait vizsgálták alaposabban, mivel ezeket a légutakat egy olyan hám béleli, amely már igen jól leírt őssejtekkel (bazális sejtekkel) rendelkezik, és ezek felelősek a légutak élethosszig tartó fenntartásáért.
"Kísérleti modell- és humán pluripotens őssejteket differenciáltunk laboratóriumi módszerekkel légúti bazális sejtekké, majd ezt követően ezeket a sejteket arra tudtuk használni, hogy in vivo rekonstruáljuk a sérült légutak őssejtkészletét. Ezzel a módszerrel sikerült a módosított bazális sejteket élethosszig tartóan beültetni egy immunkompetens modellben" - nyilatkozta a cikk első szerzője, Dr. Darrell Kotton, a CReM igazgatója.
"Mivel a sejtek bazális sejtekként, a légutak normál őssejtjeiként kerültek beültetésre, képesek voltak önmagukat megújítani, vagyis osztódással önmagukról másolatokat készíteni, illetve más sejttípusokat is létrehoztak, amelyek együttesen egy működőképes légúti epitéliumot alkottak."
A második cikkben ugyanez a kutatócsoport a tüdő léghólyagocskáit, az alveolusokat vizsgálta, és mesterséges sejtek beültetésével próbálkozott a tüdő gázcseréért felelős régiójában. A beültetett sejtekből az alveoláris sejtek mindkét típusa, az 1-es és 2-es típusú pneumociták is kialakultak. Mivel a 2-es típusú pneumociták az alveolusok elődsejtjeiként működnek egész életük során, a transzplantált mesterséges sejtekből az új 2-es típusú pneumociták képződése biztosította, hogy a sejtek önmegújulásra és differenciálódásra is képesek legyenek, azaz az alveolusok funkcióját hosszú időn keresztül megőrizzék.
A kutatók úgy vélik, hogy a tüdő ős- és progenitor sejtjeinek helyreállítása a légutakban és az alveolusokban a pluripotens őssejtekből létrehozott sejtek segítségével áttörő jelentőségű felfedezés, amely számos ígéretes kilátással jár a sérüléssel, degenerációval vagy mutációval járó tüdőbetegségek jövőbeli kezelésében.
“Mivel az indukált pluripotens őssejtek (iPSC-k) bármely egyén véréből vagy bőréből előállíthatók egy átprogramozásnak (reprogramming) nevezett technológia segítségével, reméljük, hogy ez a munka segíthet megnyitni az utat olyan új terápiás megközelítések kifejlesztése felé, amelyekben az iPSC-ket bármely tüdőbetegségben szenvedő beteg szervezetéből elő lehet állítani, laboratóriumban tüdő-őssejtekké differenciálni, majd transzplantáció során az egészséges légúti és alveoláris hámszövetek tartós és funkcionális helyreállítására felhasználni.”
Az olyan genetikai eredetű tüdőbetegségekben szenvedők esetében, mint például a cisztás fibrózis és a primer ciliáris diszkinézia (PCD), lehetőség van az iPSC-k laboratóriumban elvégzett génmódosítására a transzplantáció előtt, ami azt jelenti, hogy az újonnan beültetett sejtekben korrigálják a betegségben megfigyelhető génmutációt, és egészséges sejtek beültetését követően a továbbiakban már ilyenek fognak képződni a szervezetben.
"Mivel pedig ezek a sejtek a beteg saját sejtjei lesznek, amelyek csak a korrigált génben különböznek, elméletileg nem kellene kilökődniük a betegbe történő visszaültetés után, így elkerülhető lenne az immunszuppresszió, ahogyan azt a két koncepciót bizonyító transzplantációs vizsgálatunkban immunkompetens kísérleti modellszervezetekben bebizonyítottuk".
Kotton szerint a most közölt tanulmányok a csaknem 20 évig tartó kutatásuk csúcspontját jelentik. "Bár az olyan tüdőbetegségek, mint az emphysema, a tüdőfibrózis és a COVID-19 kezelése még sok további kutatást igényel, bízunk abban, hogy a tüdő légutait vagy alveolusait károsító génmutációkkal rendelkező betegek, például a tüdőbetegség familiáris formáiban szenvedő gyermekek vagy felnőttek a jövőben ilyen típusú megközelítéssel kezelhetők lesznek."
Írásunk az alábbi közlemények alapján készült:
Researchers discover novel approach for rebuilding, regenerating lung cells
Durable alveolar engraftment of PSC-derived lung epithelial cells into immunocompetent mice
Irodalmi hivatkozás:
Darrell N. Kotton, Airway Stem Cell Reconstitution by Transplantation of Primary or Pluripotent Stem Cell-Derived Basal Cells, Cell Stem Cell (2023). DOI: 10.1016/j.stem.2023.07.014. www.cell.com/cell-stem-cell/fu … 1934-5909(23)00281-3
