«Нам нужны лучшие цели», сказал ведущий автор Эдвард Э. Морриси, доктор философии, преподаватель Cell и Биологии Развития и директора Центра Пенна Легочной Биологии. «Все, что мы имеем теперь, является тупыми молотками саней, которые не работают» на условия, такие как идиопатический легочный фиброз (IPF), заболевание легких, причина которого плохо понята. Знание определенных клеток и путей, которые способствуют ремонту и регенерации против формирования шрама в легком, поможет сообщить развитию более точных и эффективных методов лечения.В 2012 ежегодная заболеваемость идиопатическим легочным фиброзом в Соединенных Штатах была 16 – 17 на 100 000 человек.
В одних только Соединенных Штатах, который переводит на 130 000 – 200 000 человек, затронутых IPF. Ткань легкого человека с легочным фиброзом становится поврежденной и травмированной с толстой, жесткой тканью, мешающей легким расшириться. Как это ухудшается, у пациента часто есть чрезвычайная одышка, и легкое, когда-то поврежденное, неспособно восстановить себя.Хроническая обструктивная болезнь легких (COPD) более распространена, чем IPF и характеризуется потерей газовых обменных структур в легких, названных альвеолами.
В Соединенных Штатах больше чем 30 миллионов человек затронуты хронической обструктивной болезнью легких, и это быстро становится главной причиной нетрудоспособности и смерти в мире. Способность уравновесить регенерацию структур, таких как альвеолы с формированием шрама важна для надлежащего обслуживания дыхательной функции.
«Легкое – один из самых сложных органов в человеческом теле», сказал Морриси, с десятками типов клетки, каждым со специализированными ролями, такими как освобождение кислорода и устранение углекислого газа от крови в сердечно-сосудистой системе (газовый обмен). Другие клетки производят сурфактант и слизистый, чтобы смазать воздушные пространства для гладкого расширения и сокращения, и все еще другие создают барьер для болезнетворных микроорганизмов и вредного загрязнения.«Сложная структура легких – то, почему трудно быстро диагностировать точный тип заболевания легких, которое человек может иметь с любой уверенностью», сказал он. «Кроме того, как есть значительная запасная способность в наших легких, большинству людей не диагностируют заболевания легких, такие как IPF, пока болезнь значительно не прогрессировала».
Этот биологический механизм компенсации означает, что человек мог потерять почти 50 процентов их функции легкого прежде, чем чувствовать любые признаки.Есть много отличных типов заболеваний легких, связанных с различными типами клетки, многие из которых не были полностью изучены. Сложность легкого предполагает, что способность способствовать ремонту и регенерации против содействия в вызывающие болезнь повреждения может явиться результатом совсем других клеток. Для этого исследования команда сосредоточилась на мезенхимальных клетках, которые, как обычно думают, играют поддерживающую роль в поддержании структуры легкого.
Они сочли пять отличных типов клетки на основе номера люкс генов выраженными каждым. Из этих пяти они сосредоточились на два.
Один тип клетки, который лаборатория Morrisey определила в легком мыши, которое управляет самовозобновлением населения клетки, называют Mesenchymal Alveolar Niche Cell (MANC). Эти клетки очень важны для регенерации альвеол легкого. Второй тип клетки называют Axin2 + Клетка – предшественник Myofibrogenic (УСИЛИТЕЛЬ), который производит клетки, названные myofibroblasts, которые формируют ткань шрама после травмы, и вероятно способствуют болезням, таким как IPF.
Команда проанализировала, какие молекулы эти два спрятавшие типа клетки и их поверхностные клеточные рецепторы и сравнили эту информацию с базами данных известных спрятавших молекул и рецепторов на смежных клетках. «Одна из самых важных функций этих клеток должна уравновесить ответ ремонта и регенерации после травмы, которая часто происходит из-за непрерывного нападения легкого от внешней окружающей среды», сказал Морриси.«Хорошие» MANCs, как находят, в нишах или отделениях около альвеол способствуют возобновлению газово-обменных клеток. Они могут играть ключевую роль в поддержании альвеол во время нормальной продолжительности жизни взрослого.
Дисфункция или потеря MANCs могут способствовать болезням, таким как хроническая обструктивная болезнь легких, которая включает потерю альвеол и уменьшенной функции легкого. Роль «плохих» УСИЛИТЕЛЕЙ должна сформировать ткань шрама во время исцеления раны. Однако УСИЛИТЕЛИ могут стать неконтролируемыми, потенциально приведя к болезням, таким как IPF.
Затем, исследователи стремятся определять эти типы клетки в людях, работающих с адъюнкт-профессором Серджери Эдварда Кэнту, III, MD, объединенного хирургического директора по Пересадке Легких. Морриси говорит, что команда Пенна хочет быть нацеленной на MANCs для продвижения регенерации, запрещая УСИЛИТЕЛИ, чтобы уменьшить фиброзный ответ после травмы.
Знание подробных молекулярных различий между этими двумя типами клетки должно помочь в следующем поколении целенаправленных методов лечения, таких как наномедицина.