Investigadores del Instituto Perelman de la Universidad de Pensilvania (EE.UU.) han identificado un tipo de células madre del pulmón que repara algunas lesiones pulmonares. Los investigadores han aislado estas células progenitoras de los pulmones de ratones y humanos y han demostrado que son esenciales para reparar el tejido pulmonar dañado por una gripe grave y otras patologías respiratorias. El estudio se ha publicado en «Nature».
El desarrollo del pulmón, o sistema pulmonar, es una adaptación evolutiva a la vida en la tierra. Los pulmones son esenciales en la mayoría de los animales. Su estructura compleja, que está dictada en parte por su integración con el sistema cardiovascular, los hace interesantes y difíciles de estudiar desde la perspectiva de la medicina regenerativa. Además, la enfermedad pulmonar es una de las principales causas de muerte en el mundo, superada solo por las enfermedades cardiovasculares y el cáncer.
«Una de las áreas más importantes para comprender mejor la regeneración pulmonar son los alvéolos, pequeños nichos dentro del pulmón donde el oxígeno es absorbido por la sangre y se exhala el dióxido de carbono», señala Edward E. Morrisey, coordinador de la investigación. «Para comprender mejor estas estructuras delicadas hemos estado mapeando los diferentes tipos de células dentro de los alvéolos. Comprender las interacciones célula-célula debería ayudarnos a descubrir nuevos actores y vías moleculares a las que dirigirse las futuras terapias».
El estudio examinó las células epiteliales que recubren las superficies de los alvéolos encargados del intercambio de gases pulmonares para analizar el comportamiento de las células madre que podría restaurar la función respiratoria normal después de una lesión grave causada por una infección de gripe o en patologías como la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC). Mientras que algunos órganos, como el intestino, renuevan todo el revestimiento epitelial cada cinco días mediante la actividad de un linaje de células madre residentes, los órganos como el pulmón presentan un recambio muy lento y contienen células madre que se activan solo después de la lesión para regenerar el tejido dañado.
Organoides
El equipo identificó un linaje de progenitor epitelial alveolar (AEP) que se activan rápidamente después de una lesión para regenerar el revestimiento de los alvéolos y restaurar el intercambio gaseoso, explica el coautor Will Zacharias. Los AEP exhiben su propio conjunto de genes y contienen una firma epigenética única. El laboratorio de Morrisey utilizó la información genómica obtenida de los AEP de ratón para identificar una proteína de superficie celular llamada TM4SF1 que puede usarse para AEP aislados del pulmón humano. Usando esta habilidad para aislar AEP de ratón y humanos, el equipo generó organoides pulmonares tridimensionales David B. Frank. «De nuestro sistema de cultivo de organoides, pudimos demostrar que los AEP son un progenitor alveolar evolutivamente conservado que representa un nuevo objetivo para las estrategias de regeneración pulmonar humana», añade Morrisey.
Dada la gravedad de la actual temporada de gripe, estos estudios proporcionan una nueva percepción de cómo el pulmón humano se regenera e identifica nuevas vías genéticas y epigenéticas importantes para la regeneración pulmonar. El equipo ahora está explorando cuál de estas vías moleculares puede promover la función AEP en el pulmón humano y del ratón, incluyendo la comprensión de si los fármacos diseñados para activar la señalización FGF, una de las vías clave conservadas en AEP de ratón y humano, pueden promover la regeneración pulmonar.
