Откриха нови белодробни клетки, които провокират муковисцидозата

Два независими изследователски екипа обявиха, че са открили нов, рядък вид клетки в човешките дихателни пътища. Според учените те са основният източник за действие на CFTR гена, който причинява муковисцидоза. Тази мултиорганна болест засяга повече от 70 000 души по света.

Десетилетия наред се проучва CFTR гена и въпреки това няма напредък в лечението на болестта. Новите открития показват, че CFTR активността е концентрирана в малка, неизвестна досега популация от клетки, които служат като обещаващи цели за бъдещи терапевтични стратегии срещу кистозната фиброза, другото име на заболяването.

Част от специалистите, които работили по проучването, били от Харвардското медицинско училище и от Института за биомедицински изследвания „Новартист“. Другата независима група била ръководена от учени също от Харвардското медицинско училище, но базирани в Massachusetts General Hospital, от Масачузетския технологичен институт и от "Харвард".

Изследователите нарекли новооткритите клетки „белодробни йоноцити“, защото много приличали на истинските йоноцити, които представляват вид клетки в хрилете на сладководни риби и в жабешката кожа. Тяхната задача е да регулират солния баланс.

Проучванията разкрили характеристиките на други нови, редки и слабо проучени клетъчни типове, което разширява настоящото познание за биологията и за заболяванията на белите дробове. „Кистозната фиброза е много добре проучена болест и ние все още откриваме напълно нова биология, която може да промени начина, по който подхождаме към нея“, казва Джаярадж Раджагопал от втория екип учени.

И двата екипа имали за цел да съставят атлас на клетките, които участват в изграждането на дихателните пътища. Те анализирали генната експресия в десетки хиляди отделни клетки, изолирани от човешки и миши въздушни пътища чрез технологията за едноклетъчно секвениране. Учените създали изчерпателни каталози на различни клетъчни типове и състояния, на разпространението им и количеството им като сравнявали моделите на генната експресия и засичали с по-рано описани клетки.

Анализите на двете групи изследователи очертали генетичната идентичност на известни и неописани досега типове. Така установили гореспоменатите белодробни йоноцити, които излъчвали по-високи нива на CFTR в сравнение с всяка друга клетка. Кислородният фиброзен трансмембранен регулатор на проводимостта (CFTR) е идентифициран през 80-те години и кодира протеин, който транспортира хлоридни йони през клетъчните мембрани. Мутациите на CFTR могат да доведат до натрупване на гъста слуз в белите дробове, панкреаса и други органи. Това води до чести дихателни инфекции и други симптоми, които са характерни за муковисцидозата.

Новите изследвания показват, че по-голямата част от експресията на CFTR се среща в белодробни йоноцити, които съставляват едва 1% от клетките на дихателните пътища. Учените установили, че активността на CFTR е не само в експресията, но и се отнася до броя на белодробните йоноцити в тъканите.
„С технологията за едноклетъчно секвениране и целенасочените усилия за картографиране на клетъчните типове в различни тъкани правим нови открития. Натъкваме се на нови клетки, за които не знаем, че съществуват, подтипове на клетки, които са редки или не са били забелязани досега, дори и в системите, които се изследват в продължение на десетилетия“, коментира Раджагопал.

Когато изследователите прекъснали критичен молекулярен процес в белодробните йоноцити при мишки, те наблюдавали появата на гъста слуз. Това откритие подчертава колко важни са тези клетки за регулиране повърхността на дихателните пътища. Резултатите, до които достигнали учените, ще помогнат за начертаването на нови стратегии за лечение на муковисцидозата. Те могат да включват увеличаване на количеството на белодробните йоноцити, за да се повиши CFTR активността. Също така идентифицирането на тези клетки може да е от полза за специалистите, които използват генната терапия, за да коригират CFTR мутациите.

Всеобхватният атлас от типове клетки и техните генетични „пръстови отпечатъци“ служи като потенциални базови данни за бъдещи изследвания на заболявания и други състояния, свързани със здравето както при нормални условия, така и при разработване и регенериране. Специалистите например установили, че ген, характерен за развитието на астма, е специфично изразен чрез ресничести клетки. Друг ген, също отнасящ се към астмата, се изразява в снопчести клетки, които се разделят на поне две групи. Едната усеща химикалите в дихателните пътища, другата предизвиква възпаление. Тези открития могат да подобрят информираността и лечението на заболяването.

„Открихме цялото разпространение на клетъчни типове, които изглеждат функционално значими. Нещо повече – гените, свързани със сложните белодробни заболявания, сега могат да бъдат съотнесени към специфични клетки, които сме характеризирали. Данните започват да променят начина, по който мислим за белодробните болести като муковисцидоза и астма“, допълва Раджагопал.

Редактор: Ирина Тенева
Източник: sciencedaily.com
Снимка: medicalherald.com