I ricercatori hanno scoperto che le cellule immunitarie svolgono un ruolo attivo e intimo nel dirigere la crescita del tessuto polmonare umano durante lo sviluppo, rivoluzionando la nostra comprensione dello sviluppo polmonare iniziale e del ruolo delle cellule immunitarie al di fuori dell’immunità.
I risultati dello studio sono stati pubblicati su Science Immunology.
Cellule immunitarie: ecco che cosa dice la scienza
La ricerca offre nuove conoscenze per comprendere e trattare le patologie respiratorie, come la malattia polmonare ostruttiva cronica (BPCO). Le patologie respiratorie rappresentano quasi il 20% di tutti i decessi di bambini sotto i cinque anni in tutto il mondo.
Il lavoro rivela una sorprendente coordinazione tra il sistema immunitario e quello respiratorio, molto più precoce nello sviluppo di quanto si pensasse in precedenza. Questa scoperta solleva interrogativi sul potenziale ruolo delle cellule immunitarie in altri organi in via di sviluppo in tutto il corpo.
I ricercatori del Wellcome Sanger Institute, University College London (UCL) e i loro collaboratori dell’Istituto europeo di bioinformatica dell’EMBL hanno utilizzato tecnologie avanzate a cellula singola per mappare lo sviluppo delle prime cellule immunitarie polmonari umane nel corso del tempo.
Questo studio ha creato un atlante di cellule immunitarie unico nel suo genere del polmone in via di sviluppo. Fa parte dell’iniziativa internazionale Human Cell Atlas, che sta mappando ogni tipo di cellula del corpo umano, per trasformare la nostra comprensione della salute, delle infezioni e delle malattie.
Le cellule immunitarie costituiscono una parte sostanziale delle vie aeree e dei polmoni maturi, che hanno funzioni critiche di scambio di gas e barriera, fornendo protezione contro le infezioni delle vie respiratorie. Tuttavia, i ruoli delle cellule immunitarie nell’organo in via di sviluppo sono rimasti inesplorati rispetto ai tipi cellulari strutturali o di rivestimento. Recenti scoperte confermano la presenza di cellule immunitarie nei polmoni umani già dopo cinque settimane di sviluppo.
Per esplorare se il sistema immunitario potrebbe influenzare il modo in cui crescono i polmoni, il team ha studiato le cellule immunitarie nei primi polmoni umani da 5 a 22 settimane di sviluppo. Hanno utilizzato varie tecniche, tra cui il sequenziamento di singole cellule ed esperimenti con colture di cellule polmonari, per vedere se le cellule immunitarie potevano influenzare lo sviluppo delle cellule polmonari.
Hanno identificato i regolatori chiave dello sviluppo polmonare, tra cui le molecole di segnalazione IL-1β e IL-13 che facilitano il coordinamento delle cellule staminali polmonari che si differenziano in tipi di cellule mature specializzate.
I ricercatori hanno rilevato un’infiltrazione di cellule immunitarie innate, seguite da cellule immunitarie adattative. Le cellule innate includevano cellule linfoidi innate (ILC), cellule natural killer (NK), cellule mieloidi e cellule progenitrici. Per quanto riguarda le cellule immunitarie adattative, così come le cellule T, sono state rilevate sia cellule B in via di sviluppo che mature, indicando che l’ambiente polmonare supporta lo sviluppo delle cellule B.
I risultati cambiano radicalmente la comprensione delle interazioni immunitarie ed epiteliali che sono cruciali per la maturazione polmonare del feto. Suggeriscono anche che i disturbi immunitari precoci potrebbero manifestarsi come malattia polmonare pediatrica.
Queste nuove conoscenze sui meccanismi di formazione precoce dei polmoni contribuiranno anche allo sviluppo di nuovi approcci terapeutici per rigenerare il tessuto polmonare danneggiato e ripristinare la funzione polmonare.
Il dottor Peng He e il dottor Jo Barnes, co-primi autori dello studio rispettivamente presso il Wellcome Sanger Institute e l’Istituto europeo di bioinformatica dell’EMBL e la Divisione di medicina dell’UCL, hanno affermato: “Adottando una strategia mirata nella mappatura il sistema immunitario, riveliamo una relazione simbiotica tra le cellule immunitarie e i polmoni in via di sviluppo. Queste informazioni dettagliate aprono la porta a potenziali terapie rigenerative non solo nel polmone, ma in altri organi umani vitali.”
Il dottor Marko Nikolić, autore senior dello studio presso la Divisione di Medicina dell’UCL e consulente onorario in medicina respiratoria, ha affermato: “Ora sappiamo che la diafonia immunoepiteliale è una caratteristica dello sviluppo precoce dei polmoni”. Questa base vitale per uno sviluppo polmonare sano ci aiuterà a capire cosa succede quando i processi di sviluppo polmonare vengono interrotti, ad esempio nelle nascite premature, che possono portare a carenze respiratorie.”
Dott. Kerstin Meyer, autrice senior dello studio presso il Wellcome Sanger Institute, ha affermato: “La partecipazione attiva delle cellule immunitarie espande le possibilità di comprendere e affrontare le malattie formazione polmonare. Ciò che è estremamente interessante riguardo a questo meccanismo è che potrebbe applicarsi anche ad altri sistemi di organi.”
Dott. Sarah Teichmann, autrice senior dello studio presso il Wellcome Sanger Institute e cofondatrice dello Human Cell Atlas, ha affermato: “Se vogliamo comprendere appieno le cause profonde delle malattie, abbiamo bisogno di una visione completa di < a i=1>cellule in tutte le fasi del corpo umano. Questo importante contributo verso un atlante completo delle cellule umane costituirà un prezioso riferimento per lo studio delle malattie polmonari.”
