梅奧診所的研究人員在肺細胞內發現了一個分子“開關”。這決定了細胞何時專注於組織修復。這些細胞什麼時候會發生變化以抵抗感染？這一重要發現可能為慢性肺部疾病的康復治療鋪平道路。
該研究的資深作者道格拉斯·布朗菲爾德博士說：“我們驚訝地發現這些特化細胞無法同時完成這兩項任務。”發表在雜誌上 自然交流– “有些人決心重建。而另一些人則專注於預防。分工是必要的。通過揭示控制它的開關。我們可以開始考慮如何在被疾病打破的平衡中恢復平衡。”
了解肺細胞如何修復和保護
這項研究的重點是肺泡 2 型 (AT2) 細胞，這種細胞很獨特，因為它們既能保護肺部，又能充當次級幹細胞。 AT2 細胞產生的蛋白質可以使微小的氣囊保持開放以便呼吸，同時它們還可以再生肺泡 1 型 (AT1) 細胞，這些細胞是薄而扁平的細胞，排列在肺表面並允許氧氣交換。
科學家們早就知道，在慢性阻塞性肺病 (COPD) 和 COVID-19 等嚴重病毒感染等疾病中，AT2 細胞通常很難正常再生。目前尚不清楚的是這些細胞如何以及為何失去再生能力。
繪製肺細胞的生命週期圖
梅奧診所團隊使用單細胞測序。先進的攝影術和肺損傷的臨床前模型追踪了 AT2 細胞的“生命史”。他們發現，新的 AT2 細胞在出生後約一到兩週內仍保持靈活性。在永久採用其獨特身份之前
關鍵的變化是由涉及三個關鍵調節因子的分子迴路控制的：PRC2、C/EBPα 和 DLK1。其中之一，C/EBPα，充當夾子，防止細胞表現得像幹細胞一樣。為了在受傷後再生，成體 AT2 細胞必須釋放這個夾子。
為什麼感染會使肺部恢復緩慢？
同樣的分子開關還決定 AT2 細胞是否修復受損組織或抵抗感染。這兩種作用有助於解釋為什麼感染會減緩或阻礙囊性纖維化的恢復。
布朗菲爾德博士說：“當我們考慮肺部修復時，這不僅僅是打開東西，而是去除通常阻止這些細胞像幹細胞一樣發揮作用的夾子。” “我們發現了其中一個夾子。看看如何修復這些細胞。”
預防器官衰竭
這一發現開闢了新的可能性。例如，對於再生醫學來說，調節 C/EBPα 活性的藥物可以幫助 AT2 細胞更有效地再生肺組織。或減少肺纖維化等情況下的疤痕。
“這項研究使我們更接近能夠刺激肺部的自然修復機制。它們為預防或逆轉各種病症帶來了希望。目前我們只能放慢進展，”布朗菲爾德博士說。
這項研究還可以通過檢測 AT2 細胞何時陷入單一狀態且無法再生來幫助醫生識別疾病的早期跡象。這些見解可能會帶來新的生物標誌物。肺部疾病可以在最早階段被發現並且最容易治療
將研究結果與梅奧診所的轉型計劃聯繫起來
這項工作與梅奧診所的 Precure 計劃相一致，該計劃的重點是早期發現疾病。這是治療效果最大的時候。並在器官衰竭發生之前防止進展。
它還正在開發“創世紀”計劃，旨在通過再生醫學預防器官衰竭並恢復功能。根據這一發現，研究小組正在測試釋放人類 AT2 細胞中的抑制鉗的方法，並在實驗室中擴展它們。並探索它們在未來細胞治療中的潛力。
