Science Immunology: Иммунные клетки формируют легкие еще до рождения

Иммунные клетки играют активную и непосредственную роль в управлении ростом легочной ткани человека во время развития, обнаружили исследователи, что революционизирует наше понимание раннего развития легких и роли иммунных клеток вне иммунитета.

Исследование предлагает новые идеи для понимания и лечения респираторных заболеваний, таких как хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ). На респираторные заболевания приходится почти 20 процентов всех смертей среди детей в возрасте до пяти лет во всем мире.

Работа обнаруживает удивительную координацию между иммунной и дыхательной системами, причем на гораздо более ранних этапах развития, чем считалось ранее. Это открытие поднимает вопросы о потенциальной роли иммунных клеток в других развивающихся органах по всему телу.

Исследователи из Института Веллкома Сэнгера, Университетского колледжа Лондона (UCL) и их коллеги из Европейского института биоинформатики EMBL использовали передовые технологии изучения отдельных клеток, чтобы составить карту развития ранних иммунных клеток легких человека с течением времени.

Это исследование позволило создать первый в своем роде атлас иммунных клеток развивающегося легкого. Оно является частью международной инициативы Human Cell Atlas, в рамках которой составляется карта каждого типа клеток в человеческом организме, чтобы изменить наше понимание здоровья, инфекций и болезней.

Результаты исследования, опубликованные сегодня (15 декабря) в журнале Science Immunology, помогут пролить свет на механизмы, лежащие в основе детских легочных заболеваний.

Иммунные клетки составляют значительную часть дыхательных путей и зрелых легких, которые выполняют важнейшие газообменные и барьерные функции, обеспечивая защиту от инфекций дыхательных путей. Однако роль иммунных клеток в развивающемся органе остается неизученной по сравнению со структурными или выстилающими типами клеток. Недавние открытия подтверждают наличие иммунных клеток в легких человека уже на пятой неделе развития.

Чтобы выяснить, может ли иммунная система влиять на рост легких, команда исследовала иммунные клетки в ранних легких человека с 5 по 22 неделю развития. Они использовали различные методы, включая секвенирование отдельных клеток и эксперименты с культурами клеток легких, чтобы выяснить, могут ли иммунные клетки влиять на развитие клеток легких.

Они выявили ключевые регуляторы развития легких, включая сигнальные молекулы IL-1β и IL-13, которые способствуют координации дифференцировки стволовых клеток легких в специализированные зрелые типы клеток.

Исследователи обнаружили инфильтрацию врожденными, а затем адаптивными иммунными клетками. К врожденным клеткам относятся врожденные лимфоидные клетки (ВЛК), естественные киллерные (NK) клетки, миелоидные клетки и прогениторные клетки. Что касается адаптивных иммунных клеток, а также Т-клеток, то были обнаружены как развивающиеся, так и зрелые клетки линии В, что указывает на то, что среда легких способствует развитию В-клеток.

Полученные результаты в корне меняют представление об иммунном и эпителиальном взаимодействии, которое имеет решающее значение для созревания легкого у эмбриона. Они также предполагают, что ранние иммунные нарушения могут проявляться в виде педиатрических заболеваний легких.

Эти новые знания о механизмах раннего формирования легких также будут способствовать разработке новых терапевтических подходов для регенерации поврежденной легочной ткани и восстановления функции легких.

Д-р Пенг Хе и д-р Джо Барнс, соавторы исследования из Института Сэнджера Wellcome и Европейского института биоинформатики EMBL, а также медицинского отделения Калифорнийского университета, соответственно, заявили:

Применяя целенаправленную стратегию картирования иммунной системы, мы выявили симбиотические отношения между иммунными клетками и развивающимися легкими. Эти подробные сведения открывают путь к потенциальным методам регенеративной терапии не только легких, но и других жизненно важных органов человека.

Доктор Марко Николич, старший автор исследования из медицинского отделения Калифорнийского университета и почетный консультант по респираторной медицине, сказал:

Теперь мы знаем, что иммунно-эпителиальное взаимодействие является характерной чертой раннего развития легких. Этот жизненно важный базовый показатель развития здоровых легких поможет нам понять, что происходит, когда процессы развития легких нарушаются, например, при преждевременных родах, что может привести к дыхательной недостаточности.

Доктор Керстин Мейер, старший автор исследования из Института Wellcome Sanger, отметила:

Активное участие иммунных клеток расширяет возможности для понимания и решения проблемы нарушения формирования легких. Этот механизм очень интересен тем, что он может быть применим и в других системах органов.

Доктор Сара Тайхманн, старший автор исследования из Института Веллкома Сэнгера и соучредитель Атласа клеток человека, заключает:

Если мы хотим полностью понять первопричины заболеваний, нам необходимо иметь полное представление о клетках на всех стадиях развития человеческого организма. Этот важный вклад в создание всеобъемлющего Атласа клеток человека станет ценным справочным материалом для изучения заболеваний легких.

15.12.2023