Un estudio innovador publicado hoy y dirigido por el Translational Genomics Research Institute TGen, afiliado de City of Hope, identifica células pulmonares únicas que pueden conducir a la fibrosis pulmonar idiopática FPI, una enfermedad pulmonar mortal que afecta a cientos de miles deEstadounidenses, y para los cuales no hay cura.
Este es uno de los primeros análisis exhaustivos de las células pulmonares que utiliza una tecnología llamada secuenciación de ARN unicelular. En lugar de examinar una combinación de muchas células de una muestra de tejido, la secuenciación unicelular permitió a los investigadores en este estudio examinar de cercalas células individuales que forman los pulmones; para identificar su función y, en última instancia, comprender los cambios moleculares que pueden estar impulsando la enfermedad.
Usando este método, los investigadores identificaron cinco tipos de células únicas asociadas con la fibrosis pulmonar, que podrían conducir a diagnósticos más tempranos y objetivos terapéuticos de medicamentos.
Los resultados iniciales del estudio, publicados hoy como la portada de la revista Avances científicos son los primeros en un total combinado de $ 6.1 millones en subvenciones federales destinadas a descubrir los orígenes de la enfermedad pulmonar, incluida la FPI, la forma más común y grave de enfermedad pulmonar fibrótica del país. Se estima que 50,000 estadounidenses, en su mayoría adultos de mediana edad y adultos mayores,son diagnosticados cada año con FPI. La mayoría muere por insuficiencia respiratoria dentro de los cinco años.
En colaboración con el Centro Médico de la Universidad de Vanderbilt VUMC, los investigadores analizaron muestras de tejido de 20 pulmones con fibrosis pulmonar proporcionadas por el Norton Thoracic Institute y VUMC, y muestras de tejido de 10 pulmones sanos proporcionados por la Red de Donantes de Arizona y el Donante de TennesseeServicios.
El Dr. Nicholas Banovich, profesor asistente en la División de Genómica Integrada del Cáncer de TGen y coautor principal del estudio, dijo que el hallazgo más interesante es la caracterización de células llamadas KRT5- / KRT17 +, que aparecieron en el epitelio, o revestimiento protectorde los pulmones, pero solo en individuos con fibrosis pulmonar.
"Estas células son increíblemente únicas, ya que son claramente epiteliales, pero también producen colágeno y componentes de la matriz extracelular ECM, que producen tejido cicatricial", dijo el Dr. Banovich, "Están contribuyendo directamente a la fibrosis".Estas células también comparten características de las vías respiratorias y del epitelio alveolar, la membrana respiratoria que permite el intercambio de gases.
Otro de los hallazgos más interesantes del estudio es el alto grado de plasticidad, la capacidad de una célula para compartir características con múltiples tipos de células definidas clásicamente, en el epitelio pulmonar.
"Clásicamente, el campo utilizó una pequeña cantidad de genes para determinar los tipos de células. Con el enfoque de secuenciación de ARN de una sola célula, encontramos que a menudo es difícil trazar una línea firme entre los diferentes tipos de células", dijo el Dr. Banovich."En lugar de pensar en ellos como tipos de células discretas, deberíamos pensar en ellos más a lo largo de un continuo, y dado el estímulo correcto, estas células pueden cambiar su estado".
Además de las células KRT5- / KRT17 +, el estudio identificó un tipo de célula marcado por el gen SCGB3A2. Estas células son similares a las células del club, una célula epitelial que recubre las vías respiratorias, aunque se encuentran casi exclusivamente en el pulmónfibrosis: a diferencia de otras células epiteliales de las vías respiratorias, parece que estas células pueden transformarse en células alveolares tipo 1 AT1, las células donde el oxígeno se introduce en el cuerpo y a través del cual se expulsa dióxido de carbono, en un esfuerzo por reparardaño al pulmón.
"Además de convertirse en células AT1, nuestros resultados sugieren que las células SCGB3A2 + también pueden convertirse en células KRT5- / KRT17 +. En realidad, parece que, durante la transformación en células AT1, el proceso está siendo secuestrado y en lugar de ayudar a reparar los pulmonesestas células son empujadas hacia esta extraña célula epitelial pro-fibrótica que continúa impulsando la fibrosis ", dijo el Dr. Banovich.
Otras dos células reveladas por el estudio son subconjuntos distintos de fibroblastos, las células que forman tejido conectivo normal y tejido cicatricial en los pulmones, marcado por altos niveles de los genes PLIN2 o HAS1. Estas células también se limitan a la fibrosis pulmonar.
IPF es una enfermedad progresiva e irreversible caracterizada por tos seca, fatiga, dolores musculares y articulares y empeoramiento de la falta de aliento. IPF y PF cicatrizan y endurecen el intersticio, la delicada red en forma de encaje que soporta los pulmones"pequeños sacos de aire. La FPI tiene un riesgo genético y ambiental, pero se desconoce la causa exacta y los tratamientos actuales a falta de un trasplante de pulmón solo retrasan la progresión de la enfermedad. Los trasplantes de pulmón son cirugías radicales que generalmente requieren meses de espera para los órganos disponibles, y a menudo requierenUna recuperación larga y a veces agonizante.
El estudio reconoce la ayuda de: 10x Genomics y la Iniciativa Chan Zuckerberg en el desarrollo de optimizaciones tecnológicas de la secuenciación de ARN unicelular; y los pacientes y donantes de órganos que hicieron posible este trabajo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por El Instituto de Investigación de Genómica Traslacional . Original escrito por Steve Yozwiak. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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