Ερευνητές της Mayo Clinic αποκάλυψαν έναν μηχανισμό μέσα στα κύτταρα των πνευμόνων που μοιάζει με βιολογικό διακόπτη και καθορίζει αν τα κύτταρα θα αφιερωθούν στην επιδιόρθωση ιστών ή στην αντιμετώπιση μιας λοίμωξης. Η ανακάλυψη αυτή δεν είναι απλώς μια ακόμα λεπτομέρεια της κυτταρικής βιολογίας, αλλά θα μπορούσε να ανοίξει τον δρόμο για θεραπείες που βοηθούν τους πνεύμονες να επουλώνονται μόνοι τους, ανατρέποντας τη λογική που μέχρι σήμερα βλέπει τις χρόνιες παθήσεις απλώς ως μη αναστρέψιμες.
Ο επικεφαλής της μελέτης, Douglas Brownfield, Ph.D., εξηγεί ότι η ομάδα του δεν περίμενε να βρει τόσο αυστηρό διαχωρισμό ρόλων μέσα στα κύτταρα: «Ανακαλύψαμε ότι τα εξειδικευμένα κύτταρα των πνευμόνων δεν μπορούν να κάνουν και τα δύο πράγματα ταυτόχρονα. Ή επισκευάζουν ή αμύνονται». Αυτή η «κατανομή εργασίας» αποδεικνύεται καθοριστική για την ισορροπία του οργάνου και τώρα που οι επιστήμονες κατανοούν τον μηχανισμό που τη ρυθμίζει, μπορούν να φανταστούν τρόπους επαναφοράς της σε ασθενείς όπου έχει διαταραχθεί.
Η έρευνα επικεντρώθηκε στα λεγόμενα κυψελιδικού τύπου 2 (AT2) κύτταρα, τα οποία βρίσκονται στις κυψελίδες των πνευμόνων και εκτελούν διπλό ρόλο: προστατεύουν τον πνεύμονα από βλάβες, αλλά λειτουργούν και ως εφεδρικά βλαστοκύτταρα. Τα AT2 κύτταρα παράγουν ουσίες που κρατούν τις κυψελίδες ανοιχτές για την αναπνοή, ενώ παράλληλα μπορούν να μετατραπούν σε κυψελιδικού τύπου 1 (AT1) κύτταρα, τα επίπεδα κύτταρα που καλύπτουν την εσωτερική επιφάνεια των πνευμόνων και επιτρέπουν την ανταλλαγή οξυγόνου και διοξειδίου του άνθρακα.
Σε ασθένειες όπως η πνευμονική ίνωση, η χρόνια αποφρακτική πνευμονοπάθεια (COPD) και οι σοβαρές ιογενείς λοιμώξεις —συμπεριλαμβανομένου του COVID-19— οι επιστήμονες είχαν ήδη παρατηρήσει ότι τα AT2 κύτταρα χάνουν τη δυνατότητα αναγέννησης. Αυτό που έλειπε ήταν η εξήγηση του «πώς» και του «γιατί» συμβαίνει αυτό.
Η ομάδα της Mayo Clinic χαρτογράφησε ουσιαστικά τη «ζωή» των AT2 κυττάρων, χρησιμοποιώντας single-cell sequencing, εξελιγμένες απεικονιστικές τεχνικές και προκλινικά μοντέλα τραυματισμού των πνευμόνων. Ανακάλυψαν ότι τα νεοσχηματισμένα AT2 κύτταρα περνούν μια ευέλικτη φάση διάρκειας μίας έως δύο εβδομάδων, προτού «κλειδώσουν» οριστικά στην εξειδικευμένη τους ταυτότητα.
Το καθοριστικό αυτό πέρασμα ελέγχεται από ένα μοριακό κύκλωμα που περιλαμβάνει τρεις ρυθμιστές: PRC2, C/EBPα και DLK1. Ο παράγοντας C/EBPα δρα σαν «σφιγκτήρας» που εμποδίζει τα κύτταρα να λειτουργούν σαν βλαστοκύτταρα. Για να μπορέσουν να επιδιορθώσουν τους ιστούς μετά από βλάβη, τα ώριμα AT2 κύτταρα πρέπει να απελευθερωθούν από αυτόν τον σφιγκτήρα.
Ο «διακόπτης» φαίνεται να καθορίζει και αν τα κύτταρα θα δώσουν προτεραιότητα στην άμυνα έναντι μιας λοίμωξης ή στην αναγέννηση των ιστών. Αυτό εξηγεί γιατί οι λοιμώξεις συχνά καθυστερούν ή παρεμποδίζουν την αποκατάσταση σε χρόνιες πνευμονοπάθειες. Όπως λέει ο Dr. Brownfield,
Η αποκατάσταση των πνευμόνων δεν εξαρτάται μόνο από την ενεργοποίηση συγκεκριμένων διεργασιών, αλλά και από την απομάκρυνση των περιορισμών που εμποδίζουν τα κύτταρα να συμπεριφέρονται σαν βλαστοκύτταρα.
Η κατανόηση αυτού του μηχανισμού ανοίγει νέες προοπτικές για την αναγεννητική ιατρική. Φάρμακα που θα μπορούσαν να ρυθμίζουν τη δραστηριότητα του C/EBPα ίσως επιτρέψουν στα AT2 κύτταρα να αναδομούν τον ιστό πιο αποτελεσματικά ή να μειώνουν τη δημιουργία ουλώδους ιστού σε περιπτώσεις πνευμονικής ίνωσης. Η προοπτική αυτή είναι ιδιαίτερα ελπιδοφόρα για παθήσεις όπου σήμερα η ιατρική μπορεί μόνο να επιβραδύνει την εξέλιξη και όχι να αναστρέψει τη βλάβη.
Η μελέτη αφήνει επίσης ανοιχτό το ενδεχόμενο ανάπτυξης νέων διαγνωστικών εργαλείων. Αν οι γιατροί μπορέσουν να εντοπίζουν πότε τα AT2 κύτταρα «κολλάνε» σε μια κατάσταση και αδυνατούν να αναγεννηθούν, ίσως καταστεί δυνατή η διάγνωση των πνευμονικών παθήσεων στα πρώτα, πιο θεραπεύσιμα στάδιά τους.
Η ανακάλυψη εντάσσεται στα ευρύτερα προγράμματα της Mayo Clinic, όπως το Precure initiative, που στοχεύει στην πρόληψη και την έγκαιρη παρέμβαση πριν η νόσος οδηγήσει σε ανεπάρκεια οργάνου, και το Genesis initiative, που επικεντρώνεται στην αποκατάσταση της λειτουργίας μέσω αναγεννητικών προσεγγίσεων.
Η ομάδα των ερευνητών ήδη εργάζεται πάνω σε νέες τεχνικές για να απελευθερώσει το «μοριακό φρένο» στα ανθρώπινα AT2 κύτταρα, να τα καλλιεργήσει στο εργαστήριο και να διερευνήσει τη χρήση τους σε μελλοντικές κυτταρικές θεραπείες. Αν τα αποτελέσματα επιβεβαιωθούν, ίσως βρισκόμαστε ένα βήμα πιο κοντά σε έναν κόσμο όπου οι πνεύμονες —όπως και άλλα όργανα— θα μπορούν να ενεργοποιούν τη δική τους λειτουργία αυτοΐασης, επαναφέροντας την αναπνοή.
[source]
Διαβάστε επίσης
