Un gruppo di ricerca della Tufts University School of Medicine e del Massachusetts General Hospital sta ora riportando la prova che le collinette e le loro cellule staminali sono fisiologicamente distinte dalle altre cellule all’interno del polmone e sono costituite da uno strato esterno stratificato di cellule squamose simili a scaglie che proteggono uno strato sottostante. di cellule staminali basali in rapida espansione in grado di ripristinare il tessuto delle vie aeree dopo un infortunio.

I risultati sono pubblicati in uno studio apparso il 1° maggio sulla rivista Nature .

"Questo studio collega ricerche precedenti che descrivono fenomeni apparentemente disparati a un serbatoio non apprezzato di cellule resistenti alle lesioni", afferma Brian Lin, GSB17, professore assistente di ricerca di biologia dello sviluppo, molecolare e chimica presso la School of Medicine, e co-primo, autore co-corrispondente dell'articolo.

"Eseguendo la colorazione dell'intero organo, sono emerse strutture che non sono facilmente visibili osservando il tessuto a fette."

Lin faceva parte del gruppo di scienziati che, nel 2019, descrissero per primi le cellule chiamate collinette, così chiamate per il modo in cui assomigliano a cumuli sulla superficie del tessuto polmonare.

"L'identificazione delle collinette spiega tutta una serie di risultati sulla rigenerazione delle vie aeree", aggiunge Jayaraj Rajagopal, MD, autore senior dello studio e ricercatore presso il Centro di medicina rigenerativa del Mass General. "È straordinario pensare che queste strutture siano scomparse per decenni. Hanno implicazioni sia per la medicina rigenerativa che per il cancro."

In questo nuovo studio, Lin e il team hanno generato un modello genetico di topo che ha permesso di etichettare in modo fluorescente le collinette e la loro progenie nei polmoni.

Hanno scoperto che le cellule staminali derivate dalle collinette (le cellule basali sottostanti gli strati di cellule squamose o squamose sulla parte superiore) potrebbero rigenerare rapidamente il rivestimento delle vie aeree dopo una lesione e sono in grado di creare tutti e sei i tipi di cellule componenti dell'epitelio pseudostratificato delle vie aeree.

I ricercatori hanno anche dimostrato che gli strati stratificati e strettamente interconnessi di cellule squamose sulla sommità delle collinette erano resistenti a un ampio spettro di insulti, che andavano dalle lesioni fisiche alle lesioni dovute all'acido, alle infezioni alle tossine legate al fumo.

Viral Shah, membro del Rajagopal Lab e uno dei co-primi autori, ha cercato protuberanze nelle vie aeree umane sezionando e colorando il tessuto polmonare umano e ha scoperto che anche gli esseri umani hanno protuberanze che rispecchiano la struttura e la funzione di quelle dei topi.

Questi risultati stabiliscono che la presenza di un epitelio squamoso stratificato, a lungo ritenuto una risposta metaplastica (precancerosa) al danno, è caratteristica di una via aerea illesa.

Le dissezioni delle collinette hanno rivelato geni specifici non espressi da altri tipi di cellule polmonari che producono una proteina dura della famiglia della cheratina simile a quelle utilizzate per formare capelli e unghie.

Nonostante siano così resistenti, Lin afferma che una delle scoperte più sorprendenti dello studio è la rapidità con cui le cellule della collinetta si sostituiscono, suggerendo che parte della loro funzione è quella di essere usa e getta. Ad esempio, in risposta a una lesione fisica alla trachea, le collinette proliferano notevolmente e migrano per diffondere le cellule staminali nell'area colpita al fine di rigenerarla.

Le cellule che si dividono così rapidamente sono soggette a mutazioni, quindi è probabile che una vita breve per queste cellule impedisca alle cellule di collinetta di accumulare errori.

Il gruppo di ricerca prevede di continuare la caratterizzazione delle collinette, lavoro che potrebbe alterare la nostra comprensione della progressione del cancro ai polmoni, della fisiologia di condizioni come l’asma e di come il corpo combatte le infezioni virali e le interazioni farmacologiche. "Penso che abbiamo aperto la porta, ma c'è ancora molto da fare", afferma Lin.