جنگ های آلوئولار: ظهور مدل های آزمایشگاهی برای درک نگهداری، بازسازی و بیماری های آلوئول های ریوی انسان
تاریخ انتشار: جمعه 16 خرداد 1399
| امتیاز:
بیماری هایی مانند فیبروز ریوی ایدیوپاتیک، بیماری های ریوی انسدادی مزمن و دیسپلازی برونشوپولموناری به تبادلات گازی آلوئول های ریه انسان آسیب می زنند. مطالعات جانوری نشان داده اند که تنظیم نامناسب سلول های آلوئولار از جمله سلول های بنیادی/پیش ساز آلوئولار نوع دو در پاتوژنز بیماری دخیل هستند. به دلیل تفاوت های موش و انسان، نیاز ضروری به ایجاد مدل های ریوی مناسب انسان است که می توانند ریه انسان را طی هموستازی، ترمیم آسیب و بیماری به طور دقیق تری شبیه سازی کنند. در این جا ما به بحث در مورد این امر می پردازیم که چگونه مطالعات توالی یابی RNA تک سلولی، اطلاعات در مورد ترکیبات سلولی و مولکولی آلوئول های ریه انسانی از جمله شناسایی ناهمگونی مولکولی، تنوع سلولی و انواع سلول های از پیش ناشناخته را افزایش داده اند و این در حالی است که برخی از وقایع به طور خاص در حین بیماری ایجاد می شوند. برای آنالیز عملکردی سلول های آلئولار، ارگانوئیدهای آلوئولار انسانی برون تنی از سلول های بنیادی پرتوان، پیش سازهای جنینی و بافت بالغ مشتق از ریه های سالم و بیمار ایجاد شده اند که ابعاد مولکولی و سلولی اپی تلیوم آلوئولار را مدل سازی کرده اند. معایب چنین سیستم هایی به همراه راه حل های احتمالی نشان داده شده اند. سیستم های اندام روی تراشه () و برون تنی شامل برش های ریوی دقیقا بریده شده می توانند مطالعات ارگانوئیدی را کامل کنند که این امر با ارائه پیچیدگی های سلولی و ساختاری بافت های ریوی امکان پذیر است و نشان داده شده است که آن ها مدل های ارزشمندی برای بیماری های ریوی انسانی هستند و این در حالی است که تولید داربست های فاقد سلول و سنتتیک نیز در تلاش ها برای پیوند ریه امیدوار کننده نشان داده اند. بهبودی بیشتر چنین سیستم هایی درک موجود از زیست شناسی دخیل در سلول های بنیادی/پیش ساز آلوئولار انسانی را افزایش خواهد و می تواند منجر به مداخلات درمانی و دارویی آینده برای بیمارانی شود که از بیماری های ریوی پیشرفته رنج می برند.
Stem Cells Transl Med. 2020 Apr 9. doi: 10.1002/sctm.19-0433. [Epub ahead of print]
Alveolar wars: The rise of in vitro models to understand human lung alveolar maintenance, regeneration, and disease.
Evans KV1,2, Lee JH1,2.
Abstract
Diseases such as idiopathic pulmonary fibrosis, chronic obstructive pulmonary disease, and bronchopulmonary dysplasia injure the gas-exchanging alveoli of the human lung. Animal studies have indicated that dysregulation of alveolar cells, including alveolar type II stem/progenitor cells, is implicated in disease pathogenesis. Due to mouse-human differences, there has been a desperate need to develop human-relevant lung models that can more closely recapitulate the human lung during homeostasis, injury repair, and disease. Here we discuss how current single-cell RNA sequencing studies have increased knowledge of the cellular and molecular composition of human lung alveoli, including the identification of molecular heterogeneity, cellular diversity, and previously unknown cell types, some of which arise specifically during disease. For functional analysis of alveolar cells, in vitro human alveolar organoids established from human pluripotent stem cells, embryonic progenitors, and adult tissue from both healthy and diseased lungs have modeled aspects of the cellular and molecular features of alveolar epithelium. Drawbacks of such systems are highlighted, along with possible solutions. Organoid-on-a-chip and ex vivo systems including precision-cut lung slices can complement organoid studies by providing further cellular and structural complexity of lung tissues, and have been shown to be invaluable models of human lung disease, while the production of acellular and synthetic scaffolds hold promise in lung transplant efforts. Further improvements to such systems will increase understanding of the underlying biology of human alveolar stem/progenitor cells, and could lead to future therapeutic or pharmacological intervention in patients suffering from end-stage lung diseases.
© 2020 The Authors. STEM CELLS TRANSLATIONAL MEDICINE published by Wiley Periodicals, Inc. on behalf of AlphaMed Press.
PMID: 32272001