Чтобы оставаться здоровыми, наши легкие должны поддерживать две ключевые популяции клеток: альвеолярные эпителиальные клетки, которые составляют маленькие мешочки, в которых происходит газообмен, и бронхиолярные эпителиальные клетки (также известные как клетки дыхательных путей), выстланные гладкими мышцами.
"Мы спросили, как стволовая клетка узнает, хочет ли она образовать дыхательные пути или альвеолярную клетку??" говорит Карла Ким, доктор философии, из программы исследования стволовых клеток в Бостонской детской больнице.
Выяснение этого может помочь в разработке новых методов лечения таких заболеваний легких, как астма и эмфизема, манипулировании естественной системой в лечебных целях.
Широко распространено мнение, что эпителиальные стволовые клетки управляют образованием этих двух типов клеток, но картина оказывается более сложной.
Чтобы исследовать образование клеток легких, Ким и Джу-Хён Ли, доктор философии (сейчас работает в Кембриджском институте стволовых клеток в США).K.) использовал 3D "органоид" система культуры, которую они создали в 2014 году. Это позволило им наблюдать, какие типы клеток производятся.
К этому они добавили секвенирование одноклеточной РНК, чтобы увидеть, какие гены включает каждый тип клеток. Это позволило Ким и коллегам определить, что клетки говорят друг другу.
Как сообщается сегодня в Cell, они обнаружили, что клетки легких, известные как мезенхимальные клетки (не путать с мезенхимальными стволовыми клетками), являются клетками, управляющими действием. Посредством секвенирования одноклеточной РНК они также обнаружили, что мезенхимные клетки бывают как минимум пяти видов с разными молекулярными сигнатурами.
"Все эти типы клеток взаимодействуют друг с другом для восстановления и регенерации легочной ткани," говорит Ким. "Мы узнали, что мезенхимальные клетки сообщают эпителиальным стволовым клеткам, какой тип легочных клеток они должны производить."
Команда Кима показала, что клетки с маркером LGR5 секретируют много молекулы под названием Wnt5A, которая способствует образованию альвеолярных клеток, в то время как клетки с маркером LGR6 важны для восстановления клеток дыхательных путей.
"Если у вас есть такое заболевание, как эмфизема или бронхолегочная дисплазия, при котором альвеолярные клетки не восстанавливаются, может быть важна стимуляция пути WNT," говорит Ким. "Когда WNT заблокирован, вы получаете альтернативный тип ячейки. Но если вы снова добавите WNT, он вернется к обычному."
При проблемах с дыхательными путями, таких как астма, блокирование WNT или поиск способа ускорения образования клеток, несущих LGR6, могут быть подходами, которые можно исследовать для увеличения производства клеток дыхательных путей. "Мы обнаружили, что если вы повредите легкие мыши, так что клетки дыхательных путей погибнут, вам понадобятся клетки LGR6 + для восстановления такого рода повреждений," Ким говорит.
Но она признает, что еще многое предстоит узнать.
"Что мы действительно хотим знать дальше, так это то, какие секретируемые факторы производят эти клетки, которые могут контролировать их судьбу? Это могут быть потенциальные терапевтические цели."