Los investigadores construyen el primer atlas unicelular del desarrollo pulmonar posnatal en humanos y ratones

¿Cómo se desarrollan los pulmones después de respirar por primera vez fuera del útero? ¿Qué sucesos y cambios celulares en etapas tempranas de la vida dan lugar al mal funcionamiento y la enfermedad pulmonar? Para ayudar a responder a estas preguntas, los científicos han construido el primer atlas unicelular del desarrollo pulmonar postnatal en humanos y ratones.

La investigación podría ayudar a proporcionar una comprensión más detallada, a nivel de células individuales, de qué factores genéticos y epigenéticos afectan la salud pulmonar a lo largo de la vida humana, comenzando desde el nacimiento.

El trabajo, publicado recientemente en Genómica celularfue dirigido por un equipo de investigadores de la Universidad de California en San Diego y la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill.

Al analizar muestras de tejido pulmonar de humanos y ratones recién nacidos y jóvenes, los investigadores pudieron obtener información sobre cómo se originan y cambian ciertos tipos de células en el pulmón durante la infancia.

Estas son muestras únicas sobre las que hemos recopilado información durante un tiempo en el desarrollo de los pulmones que no ha sido bien estudiado. Lo emocionante es poder ver, con resolución de una sola célula, lo que están haciendo las células pulmonares en esta etapa de desarrollo”.


jueves Elizabeth Duong, Primer autor, médico científico en medicina respiratoria pediátrica en la Facultad de Medicina de UC San Diego y neumólogo en Rady Children’s Hospital-San Diego

El objetivo es construir el llamado “mapa de referencia” de los pulmones humanos. Tal mapa serviría como base para comprender las diferencias celulares entre los pulmones sanos y enfermos. Este trabajo representa un pequeño paso hacia la construcción de una referencia para la población pediátrica.

“Su salud respiratoria se ve determinada por lo que sucede durante sus primeros años de vida. Entonces, cuando las cosas van mal, podemos volver a esos primeros años para identificar las posibles causas de la enfermedad”, dijo Duong.

“En casos de anormalidad o enfermedad pulmonar, podemos acercarnos y examinar qué tipos específicos de células son diferentes de sus contrapartes en las referencias sanas y cuáles son las vías moleculares que subyacen a estos cambios”, dijo Kun Zhang, profesor y presidente de bioingeniería en UC San Diego, autor principal del estudio. “El diagnóstico y el tratamiento podrían luego desarrollarse en función de las diferencias con el mapa de referencia”.

Los pulmones son una barrera importante en el cuerpo. Dejan entrar y mantienen el equilibrio de sustancias vitales como el oxígeno, mientras eliminan desechos como el dióxido de carbono. Y filtran el aire que respiramos. Los investigadores esperan que sus hallazgos sienten las bases para estudios más profundos sobre cómo los factores ambientales, como la exposición a la contaminación del aire y el tabaquismo, influyen en la salud y las enfermedades pulmonares a lo largo de las diferentes etapas de la vida.

Para construir su mapa, los investigadores analizaron tejidos pulmonares humanos post mortem que se recolectaron en diferentes momentos, desde el primer día hasta 9 años después del nacimiento. Los investigadores también recolectaron muestras de tejido pulmonar de ratones en puntos de tiempo coincidentes entre un día y casi un mes después del nacimiento.

Los investigadores utilizaron tecnologías de secuenciación de células individuales de última generación desarrolladas en el laboratorio de Zhang para analizar núcleos individuales de más de 80.000 células pulmonares humanas y de ratón combinadas.

Con este análisis, los investigadores podrían comenzar a mapear las vías de desarrollo para diferentes tipos de células pulmonares, incluidas las células epiteliales alveolares tipo 1. Estas células son vitales para el intercambio de gases de oxígeno y dióxido de carbono. Los investigadores obtuvieron pistas sobre cómo las células alveolares tipo 1 se comunican con otras células, como los miofibroblastos, y cómo esta comunicación podría desempeñar un papel en el desarrollo de las células alveolares.

El estudio también reveló una población única de células de fibroblastos en el pulmón humano que no se observó en ratones. Estos fibroblastos son células en el tejido conectivo que juegan un papel en cómo se estiran los pulmones. Los investigadores también encontraron estados celulares en el pulmón humano que están presentes en la vida temprana al nacer pero desaparecen a los 9 años de edad.

“Estos datos nos están ayudando a reconstruir cómo surgen los tipos de células clave en el pulmón”, dijo Duong. “Esperamos que esto sirva como un recurso valioso para los investigadores de pulmón en el futuro”.

Fuente:

Universidad de California – San Diego

Referencia de la revista:

Duong, TE, et al. (2022) Un mapa regulador unicelular de la alveologénesis pulmonar posnatal en humanos y ratones. Genómica Celular. doi.org/10.1016/j.xgen.2022.100108.

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