Boston Üniversitesi ile Boston Tıp Merkezi'nin ortak girişimi olan Rejeneratif Tıp Merkezi'nden (CReM) araştırmacılar, tasarlanmış hücreleri yaralı akciğer dokusuna aşılamak için yeni bir yaklaşım keşfettiler. Bu bulgular amfizem, pulmoner fibrozis ve COVID-19 gibi akciğer hastalıklarının tedavisinde yeni yollara yol açabilir. Akciğer kök hücrelerini tasarlamak ve bunları bağışıklık sistemi baskılanmadan yaralı deneysel akciğerlere nakletmek için metodolojileri açıklayan iki çalışma, Cell Stem Cell'de çevrimiçi olarak yayınlanmaktadır.
20 yılı aşkın bir süredir, bu çalışmaya öncülük eden bilim insanları, akciğer hava yollarını veya alveolleri yenilemek amacıyla hücreleri yaralı akciğer dokularına aşılamanın bir yolunu arıyorlardı. Aşılamanın uzun ömürlü ve işlevsel olması için, bazen kök hücre nişleri olarak da bilinen akciğerin kök veya progenitör "bölmelerini" yeniden yapılandırmanın önemli olacağından şüpheleniyorlardı. İlk olarak, pluripotent kök hücreleri kullanarak akciğerin kök veya progenitör hücrelerinin her birini laboratuvarda tasarlamak için yöntemler geliştirmeye odaklandılar ve daha sonra bu hücreleri, akciğerleri yaralı deneysel fare modellerine nakletmek için yöntemler geliştirdiler.
CReM araştırmacıları, "Birincil veya Pluripotent Kök Hücreden Türetilmiş Bazal Hücrelerin Transplantasyonuyla Hava Yolu Kök Hücresinin Yeniden Oluşturulması" adlı çalışmalarında akciğer hava yollarına odaklanıyor. Bu hava yolları, yaşam boyunca bu hava yollarının korunmasından sorumlu olan, "bazal hücreler" adı verilen, iyi tanımlanmış kök hücrelere sahip bir epitel ile kaplıdır.
"Deneysel modeli ve insan pluripotent kök hücrelerini laboratuvar kabındaki hava yolu bazal hücrelerine ayırarak, daha sonra bu hücreleri, yaralı model hava yollarının kök hücre bölümünü in vivo (canlı dokuda) yeniden oluşturmak için kullanabildik. Bu, yaşamla sonuçlandı. - Bağışıklık sistemi yeterli bir modelde tasarlanmış bazal hücrelerin uzun süre aşılanması Hücreler, solunum yollarının normal kök hücresi olan bazal hücreler olarak aşılandığından, kendilerini yenileyebildiler veya bölünerek ve aynı zamanda başka hücrelere yol açarak kendilerinin kopyalarını oluşturabildiler. Boston Üniversitesi Chobanian & Avedisian Tıp Okulu'nda David C. Seldin Tıp Profesörü ve CReM direktörü ilgili yazar Darrell Kotton, MD, "Bu türler birlikte işlevsel bir hava yolu epiteli oluşturur" diye açıkladı.
CReM araştırmacıları, "PSC'den türetilmiş akciğer epitel hücrelerinin bağışıklığı yeterli farelere dayanıklı alveolar engraftrasyonu" başlıklı ikinci makalelerinde, alveol olarak bilinen akciğer hava keselerini hedef aldı. Kotton ve ekibi, akciğerin gaz değişiminden sorumlu bölgesi olan alveollere mühendislik hücreleri aşılamak için yöntemler geliştirdi. Aşılanmış hücreler, tip 1 ve tip 2 pnömositler olarak adlandırılan her iki alveoler hücre tipini oluşturdu. Tip 2 pnömositler yaşam boyunca akciğer alveollerinin progenitörleri olarak görev yaptığından, nakledilen mühendislik hücrelerinden yeni tip 2 pnömositlerin oluşturulması, hücrelerin akciğer alveollerini uzun süre korumak için kendi kendini yenilemesini ve farklılaşmasını sağladı.
Araştırmacılar, pluripotent kök hücrelerden tasarlanmış hücreler kullanılarak solunum yollarındaki ve alveollerdeki akciğer kök ve progenitör hücrelerin yeniden yapılandırılmasının, yaralanma, dejenerasyon veya mutasyon içeren akciğer hastalıklarının gelecekteki tedavisi için birçok çıkarımı olan önemli bir bulgu olduğuna inanıyor. "Uyarılmış pluripotent kök hücreler (iPSC'ler), yeniden programlama adı verilen bir teknoloji aracılığıyla herhangi bir bireyin kanından veya derisinden üretilebildiğinden, bu çalışmanın, iPSC'lerin herhangi bir hastadan yapılabileceği yeni terapötik yaklaşımların geliştirilmesine giden yolu açmaya yardımcı olacağını umuyoruz. Akciğer hastalığı, laboratuvarda akciğer kök hücrelerine farklılaştırılır ve sağlıklı hava yolunu ve alveoler epitel dokularını dayanıklı ve işlevsel bir şekilde yeniden oluşturmak için nakil için kullanılır" dedi Martin Ma,
Kistik fibroz ve primer siliyer diskinezi gibi genetik akciğer hastalıklarından muzdarip olanlar için, iPSC'lerin nakil öncesinde laboratuvarda gen düzenlemesi mümkündür; bu, yeni aşılanan hücrelerin gen mutasyonlarının düzeltilmiş olacağı ve hastalıktan arınmış olacağı anlamına gelir. "Bu hücreler hastanın kendi hücreleri olacağından ve yalnızca düzeltilmiş gen açısından farklılık göstereceğinden, teorik olarak o hastaya geri nakledildikten sonra reddedilmemeli, böylece iki kanıtımızda da gösterdiğimiz gibi herhangi bir bağışıklık baskılama ihtiyacı ortadan kaldırılmalıdır. Bağışıklık sistemi yeterli deneysel modellerde konsept genetik transplantasyon çalışmaları", ikinci makalenin ilk yazarı ve Kotton laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı olan PhD Michael Herriges'i ekledi.
Kotton'a göre bu makaleler 20 yıllık araştırmanın sonucunu temsil ediyor. "Amfizem, pulmoner fibroz ve COVID-19 gibi akciğer hastalıklarının tedavisi çok daha fazla araştırma gerektirecek olsa da akciğer hastalığının ailesel formlarına sahip çocuklar veya yetişkinler gibi akciğer hava yollarına veya alveollere zarar veren gen mutasyonları olanların tedavi edilmesi konusunda umutluyuz." gelecekte bu tür bir yaklaşımla tedavi edilebilir."