کشف یک کلید مولکولی در سلول‌های ریه می‌تواند به پزشکان کمک کند تا توانایی طبیعی ریه‌ها برای ترمیم خود را فعال سازند.

دانشمندان Mayo Clinic یک کلید مولکولی درون سلول‌های ریه کشف کرده‌اند که تعیین می‌کند این سلول‌ها بر ترمیم بافت آسیب‌دیده تمرکز کنند یا بر دفاع در برابر عفونت. این کشف بینش تازه‌ای ارائه می‌دهد که می‌تواند مسیر درمان‌های بازساختی آینده برای بیماری‌های مزمن ریوی را شکل دهد.

داگلاس براونفیلد، نویسنده ارشد این مطالعه که در مجله Nature Communications منتشر شده، اظهار کرد که ما شگفت‌زده شدیم وقتی دریافتیم این سلول‌های تخصص‌یافته نمی‌توانند هر دو وظیفه را به‌طور هم‌زمان انجام دهند. برخی متعهد به بازسازی می‌شوند، در حالی که برخی دیگر بر دفاع تمرکز می‌کنند. این تقسیم کار ضروری است و با آشکارسازی کلیدی که آن را کنترل می‌کند، می‌توانیم به این بیندیشیم که چگونه در صورت برهم‌خوردن تعادل در بیماری، آن را بازگردانیم.

این پژوهش، بر سلول‌های آلوئولی نوع ۲ یا AT2 متمرکز است که نقشی حیاتی در سلامت ریه ایفا می‌کنند. این سلول‌ها با تولید پروتئین‌هایی که کیسه‌های هوایی را هنگام تنفس باز نگه می‌دارند، به حفظ ساختار آلوئول‌ها کمک می‌کنند. هم‌زمان، آن‌ها به‌عنوان سلول‌های بنیادی ذخیره عمل می‌کنند که قادر به جایگزینی سلول‌های آلوئولی نوع ۱ یا AT1 هستند؛ سلول‌های نازکی که سطحی را تشکیل می‌دهند که در آن اکسیژن به جریان خون منتقل می‌شود.

سال‌ها پژوهشگران مشاهده کرده بودند که سلول‌های AT2 در شرایطی مانند فیبروز ریوی، بیماری مزمن انسدادی ریه یا COPD، و عفونت‌های ویروسی شدید از جمله COVID-19 اغلب در بازسازی مؤثر ناتوان هستند. با این حال، دلیل زیستی از دست رفتن توان بازسازی این سلول‌ها به‌طور کامل روشن نشده بود.

برای بررسی این موضوع، تیم پژوهشی از توالی‌یابی تک‌سلولی، تکنیک‌های تصویربرداری و مدل‌های پیش‌بالینی آسیب استفاده کرد تا جدول زمانی رشد سلول‌های AT2 را دنبال کند. آن‌ها دریافتند که سلول‌های AT2 تازه‌تشکیل‌شده حدود ۱ تا ۲ هفته پس از تولد در وضعیت انعطاف‌پذیر باقی می‌مانند. پس از این بازه زمانی، سلول‌ها به‌طور دائمی در وضعیت تخصص‌یافته خود تثبیت می‌شوند.

این تغییر توسط یک مدار مولکولی شامل ۳ عامل اصلی تنظیم می‌شود: PRC2، C/EBPα و DLK1. یکی از این تنظیم‌کننده‌ها یعنی C/EBPα مانند یک گیره عمل می‌کند که رفتار سلول‌های بنیادی را مهار می‌سازد. در ریه‌های بالغ، سلول‌های AT2 باید پس از آسیب این گیره را آزاد کنند تا بتوانند بافت را بازسازی نمایند.

همین سازوکار مولکولی تعیین می‌کند که آیا سلول‌های AT2 ترمیم بافت را در اولویت قرار دهند یا دفاع ایمنی را. این موضوع توضیح می‌دهد که چرا عفونت‌ها می‌توانند با روند ترمیم تداخل ایجاد کنند و بهبودی را در افراد مبتلا به بیماری‌های مزمن ریوی به تأخیر اندازند.

دکتر براونفیلد گفت که وقتی درباره ترمیم ریه فکر می‌کنیم، موضوع فقط فعال‌سازی نیست، بلکه برداشتن گیره‌هایی است که به‌طور معمول مانع رفتار این سلول‌ها به‌عنوان سلول بنیادی می‌شوند.

این یافته‌ها اهداف امیدوارکننده جدیدی را برای پزشکی بازساختی برجسته می‌کنند. برای نمونه، درمان‌هایی که فعالیت C/EBPα را تنظیم کنند می‌توانند توانایی سلول‌های AT2 را برای بازسازی بافت ریه افزایش دهند یا ایجاد اسکار در فیبروز ریوی را محدود سازند.

دکتر براونفیلد می‌گوید این پژوهش ما را به توانایی تقویت سازوکارهای طبیعی ترمیم ریه نزدیک‌تر می‌کند و امیدی برای پیشگیری یا معکوس کردن شرایطی فراهم می‌آورد که در حال حاضر تنها می‌توانیم پیشرفت آن‌ها را کند کنیم. این پژوهش همچنین می‌تواند از تشخیص زودهنگام حمایت کند، زیرا به متخصصان بالینی کمک می‌کند تشخیص دهند چه زمانی سلول‌های AT2 در یک وضعیت خاص قفل شده‌اند و قادر به بازسازی نیستند.