Ocena fizjologicznej zdolności proliferacji i samo odnawiania pneumocytów II rzędu oraz oskrzelowo-pęcherzykowych komórek macierzystych powstałych w odpowiedzi na uszkodzenie płuc.

Badania obecnie prowadzone przez wnioskodawcę polegają na ocenie możliwości różnicowania się niehemalopoetycznych komórek macierzystych pozyskanych z mysiego szpiku kostnego (Sca-1+ CD45- CXCR4+ SSEA1+) w komórki macierzyste płuc - pncumocyty II rzędu (AT2, ang. alveolar typc II). Udowodniono już możliwość takiego różnicowania (Kassmeret al., 2013), jednakże w chwili obecnej badania są prowadzone na modelu indukowanego uszkodzenia płuc. Modelem zwierzęcym są podwójnie transgeniczne myszy SPC-KO/SPC-TK pozbawione ekspresji białka SPC (ang. surfactant protein C) (SPC-KO) oraz zawierające gen indukujący apoplozę związane z promotorem genu SPC (SPC-TK).
Celem działania przewidzianego do realizacji jest ocena fizjologicznej zdolności do proliferacji i samo odnawiania pneumocytów II rzędu oraz oskrzelowo-pęcherzykowych komórek macierzystych (BASC, ang. bronchioalveolar slem celi) powstałych w odpowiedzi na uszkodzenie płuc. Aby zrealizować zamierzony cel wnioskodawca wyizoluje komórki AT2 oraz BASC z odpowiednio przygotowanych płuc pochodzących z dwóch grup myszy SPC-KO SPC-TK. (grupa eksperymentalna poddana indukowanemu przy użyciu gancyklowiru i bleomycyny uszkodzeniu płuc, m=10; grupa kontrolna ze zdrowymi płucami, n=10). Z obu linii komórkowych zostaną założone hodowle organoidów, które po 16 dniach zostaną zebrane, a następnie część zostanie utrwalona w postaci preparatów mikroskopowych, a druga część po dezintegracji trójwymiarowej struktury organoidów, zostanie poddana analizie cytometrycznej w celu analizy ilościowej i jakościowej. Wyniki tych analiz zostaną zestawione pomiędzy grupami oraz zostaną poddane analizie statystycznej. Do przewidzianych badań został zaplanowany ten konkretny model zwierzęcy z uwagi na fakt, że brak białka SPC będącego jednym z głównych składników surfaktantu jest przyczyną wielu schorzeń u ludzi (Hong et al., 2017). Ponadto, użycie myszy SPC-KO/SPC-TK umożliwia „celowaną częściowo dcplccję” pneumocytów II rzędu przy użyciu gancyklowiru.
Podjęta tematyka w sposób istotny dotyka problemu regeneracji płuc koniecznych w różnego rodzaju stanach patologicznych. Pncumocyty II rzędu, jak również oskrzelowo-pęcherzykowe komórki macierzyste płuc stanowią bardzo mało liczne populacje komórek płuc, które bezpośrednio odpowiedzialne są za regenerację tego narządu. Komórki AT2 oraz BASC są wrażliwe na uszkodzenia, co jest powodem powolnej i często niewystarczającej regeneracji płuc. W związku z tym pojawia się konieczność opracowania skutecznej metodyki ich izolacji z uszkodzonych płuc, namnażania i ich różnicowania pozaustrojowego, a następnie wszczepienia do uszkodzonego narządu. Wyniki otrzymane w rezultacie realizacji zaplanowanych badań wstępnych staną się istotnym przyczynkiem do podjęcia znacznie szerszego projektu, który będzie kontynuacją podjętego tematu.
Jak donosi piśmiennictwo, potencjał prolifcracyjny oraz zdolności komórek macierzystych do różnicowania się w komórki innego typu znacznie rośnie w narządach uszkodzonych. Planowane badania zakładają, żc zarówno pneumocyty II rzędu, jak i oskrzelowo-pęcherzykowe komórki macierzyste wyizolowane z uszkodzonych płuc myszy SPC-KO. SPC-TK będą znacznie aktywniejsze, co przełoży się na zwiększoną ilość wyhodowanych organoidów w grupie eksperymentalnej. Organoidy tc, charakteryzować się powinny wyższą ogólną liczbą komórek niż w grupie kontrolnej. W zależności od tego, z której linii komórkowej powstaną, powinny zawierać wyższy odsetek samo odnowionych komórek macierzystych (w przypadku linii komórkowej AT2), a w przypadku linii komórkowej BASC wyższy odsetek zarówno samo odnowionych komórek BASC, jak również pneumocytów II rzędu.
Wyniki tc mogłyby potwierdzić hipotezę, żc uszkodzenie płuc jest stymulatorem pnemocytów II rzędu oraz oskrzelowo-pęcherzykowych komórek macierzystych do zwiększenia ich fizjologicznej zdolności proliferacji i samo odnawiania. Otrzymanie wyników potwierdzających tę hipotezę bezpośrednio przyczyni się do podjęcia próby pozaustrojowego namnażania komórek macierzystych płuc, mogących w przyszłości być wykorzystywane do zwiększenia potencjału regeneracyjnego tego narządu.