MADRID, 2 Mar. (EUROPA PRESS) -
Investigadores de la Facultad de Medicina Perelman de la Universidad de Pensilvania, en Estados Unidos, han identificado una célula madre de pulmón que repara el compartimento de intercambio de gases del órgano. Estos expertos aislaron y caracterizaron estas células progenitoras de los pulmones de ratón y humanos y demostraron que son esenciales para reparar el tejido pulmonar dañado por la gripe grave y otras dolencias respiratorias.
La investigación, dirigida por Edward E. Morrisey, profesor de Biología Celular y del Desarrollo, se detalla en un artículo que se publica esta semana en 'Nature'. Morrisey también es director del Centro Penn para Biología Pulmonar y director científico del Instituto de Medicina Regenerativa.
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 grandes para una existencia terrestre. Su estructura compleja, que está dictada en parte por su integración con el sistema cardiovascular, los convierte en un órgano interesante pero difícil de estudiar desde la perspectiva de la medicina de regeneración. Además, la enfermedad pulmonar es una de las principales causas de muerte en el mundo, superada solo por las patologías cardiovasculares y el cáncer.
"Uno de los lugares más importantes para comprender mejor la regeneración pulmonar es en los alvéolos, los pequeños nichos dentro del pulmón donde el oxígeno es absorbido por la sangre y se exhala el dióxido de carbono --explica Morrisey--. Para comprender mejor estas delicadas estructuras, hemos estado mapeando los diferentes tipos de células dentro de los alvéolos. Comprender las interacciones célula-célula debería ayudarnos a descubrir nuevos jugadores y vías moleculares a las que apuntar para futuras terapias".
Los autores de este análisis examinaron las células epiteliales que recubren las superficies de los alvéolos de intercambio de gases pulmonares para determinar el comportamiento de las células madre que podría restaurar la función respiratoria normal después de una lesión grave causada por una infección de influenza o en enfermedades como la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC).
Mientras que algunos órganos, como el intestino, cambian 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.
UN IMPORTANTE LINAJE PARA EVITAR EL COLAPSO PULMONAR
El equipo identificó un linaje de progenitor epitelial alveolar (AEP, por sus siglas en inglés) que está incrustado en una población mayor de células llamadas células alveolares de tipo 2 o AT2. Estas células generan surfactante pulmonar (un agente humectante), que impide que los pulmones se colapsen con cada respiración que se hace.
"Los AEP son un linaje estable en el pulmón y cambian muy lentamente, pero se expanden rápidamente después de una lesión para regenerar el revestimiento de los alvéolos y restaurar el intercambio gaseoso", afirma el coautor Will Zacharias, investigador postdoctoral en el laboratorio de Morrisey. Otro de los coautores del trabajo es David B. Frank, cardiólogo pediátrico del Hospital de Niños de Filadelfia, Estados Unidos.
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 conservada 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 de pulmón tridimensionales. "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", subraya Morrisey.
El equipo tuvo acceso a más de 300 pulmones a través del programa de trasplante de pulmón dirigido por Edward Cantu, profesor asociado de Cirugía. Para su próximo estudio, estos científicos tienen como objetivo investigar el tejido pulmonar dañado por la gripe, así como otros modelos de enfermedad pulmonar para determinar dónde y cuándo aumentan los AEP en respuesta a una lesión pulmonar aguda o más estados de enfermedad crónica.
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 cuáles de estas rutas moleculares pueden promover la función de AEP en el pulmón humano y del ratón, incluyendo entender si los fármacos diseñados para activar la señalización Fgf, una de las vías clave conservadas en AEP de ratón y humanos, pueden promover la regeneración pulmonar.
"Estamos muy entusiasmados con este nuevo hallazgo --apunta James P. Kiley, director de la División de Enfermedades Pulmonares del Instituto Nacional del Corazón, los Pulmones y la Sangre, que financió el estudio--. Los estudios básicos son pasos fundamentales para avanzar en nuestra comprensión de la regeneración pulmonar".
