เป็นเวลากว่า 20 ปีแล้วที่นักวิทยาศาสตร์ที่เป็นผู้นำงานวิจัยนี้ได้แสวงหาวิธีการปลูกถ่ายเซลล์เข้าไปในเนื้อเยื่อปอดที่ได้รับบาดเจ็บ โดยมีเป้าหมายในการสร้างทางเดินหายใจของปอดหรือถุงลมขึ้นมาใหม่ พวกเขาสงสัยว่าการที่การปลูกถ่ายจะมีอายุยืนยาวและใช้งานได้นั้น เป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องสร้าง "ช่อง" ของลำต้นหรือต้นกำเนิดของปอดขึ้นมาใหม่ ซึ่งบางครั้งเรียกว่าช่องเซลล์ต้นกำเนิด พวกเขามุ่งเน้นไปที่วิธีการพัฒนาครั้งแรกสำหรับวิศวกรรมสเต็มเซลล์ของปอดหรือเซลล์ต้นกำเนิดแต่ละเซลล์ในห้องปฏิบัติการโดยใช้สเต็มเซลล์ pluripotent จากนั้นจึงพัฒนาวิธีการปลูกถ่ายเซลล์เหล่านี้ให้เป็นแบบจำลองเมาส์ทดลองที่มีปอดที่ได้รับบาดเจ็บ

ในการศึกษาเรื่อง "การสร้างเซลล์ต้นกำเนิดทางเดินหายใจโดยการปลูกถ่ายเซลล์ต้นกำเนิดจากเซลล์ต้นกำเนิดปฐมภูมิหรือ Pluripotent" นักวิจัยของ CReM มุ่งเน้นไปที่ทางเดินหายใจของปอด ทางเดินหายใจเหล่านี้เรียงรายไปด้วยเยื่อบุซึ่งมีเซลล์ต้นกำเนิดที่อธิบายไว้อย่างดีเรียกว่า "เซลล์ฐาน" ซึ่งมีหน้าที่ในการดูแลรักษาทางเดินหายใจเหล่านี้ตลอดชีวิต

“ด้วยการแยกแบบจำลองการทดลองและเซลล์ต้นกำเนิด pluripotent ของมนุษย์ออกเป็นเซลล์ฐานของทางเดินหายใจในจานทดลอง เราจึงสามารถใช้เซลล์เหล่านี้เพื่อสร้างช่องเซลล์ต้นกำเนิดใหม่ของทางเดินหายใจแบบจำลองที่ได้รับบาดเจ็บ ในร่างกาย (ในเนื้อเยื่อที่มีชีวิต) สิ่งนี้ส่งผลให้เกิดการปลูกถ่ายเซลล์ฐานที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมตลอดชีวิตในรูปแบบภูมิคุ้มกันบกพร่อง เนื่องจากเซลล์ที่ถูกปลูกถ่ายเป็นเซลล์ต้นกำเนิดซึ่งเป็นเซลล์ต้นกำเนิดปกติของทางเดินหายใจ จึงสามารถต่ออายุได้เองหรือสร้างสำเนาของตัวเองโดยการแบ่งตัวและยังก่อให้เกิดเซลล์ประเภทอื่น ๆ ที่ร่วมกันสร้างเยื่อบุทางเดินหายใจที่ใช้งานได้” ผู้เขียนที่เกี่ยวข้องอธิบาย นพ. Darrell Kotton, David C. Seldin ศาสตราจารย์แพทยศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยบอสตัน Chobanian & Avedisian School of Medicine และผู้อำนวยการ CReM

ในรายงานฉบับที่สองของพวกเขา "การปลูกถ่ายถุงลมที่ทนทานของเซลล์เยื่อบุผิวปอดที่ได้มาจาก PSC ลงในหนูที่มีภาวะภูมิคุ้มกันบกพร่อง" นักวิจัยของ CReM กำหนดเป้าหมายไปที่ถุงลมปอดหรือที่เรียกว่าถุงลม Kotton และทีมงานของเขาได้พัฒนาวิธีการปลูกถ่ายเซลล์ที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมเข้าไปในถุงลม ซึ่งเป็นบริเวณของปอดที่รับผิดชอบในการแลกเปลี่ยนก๊าซ เซลล์ที่ถูกปลูกถ่ายจะก่อให้เกิดเซลล์ถุงลมทั้งสองชนิด เรียกว่า pneumocytes ชนิดที่ 1 และชนิดที่ 2 เนื่องจากนิวโมไซต์ชนิดที่ 2 ทำหน้าที่เป็นต้นกำเนิดของถุงลมปอดตลอดชีวิต การสร้างนิวโมไซต์ชนิดที่ 2 ขึ้นมาจากเซลล์ที่ได้รับการปลูกถ่ายทำให้มั่นใจได้ว่าเซลล์จะต่ออายุได้เองและสร้างความแตกต่างเพื่อรักษาถุงลมปอดไว้เป็นเวลานาน

นักวิจัยเชื่อว่าการสร้างต้นกำเนิดปอดและเซลล์ต้นกำเนิดในทางเดินหายใจและถุงลมโดยใช้เซลล์ที่ออกแบบจากเซลล์ต้นกำเนิด pluripotent ถือเป็นการค้นพบที่สำคัญและมีผลกระทบมากมายต่อการรักษาโรคปอดในอนาคตที่เกี่ยวข้องกับการบาดเจ็บ ความเสื่อม หรือการกลายพันธุ์ “เนื่องจากเซลล์ต้นกำเนิด pluripotent (iPSCs) ที่ถูกเหนี่ยวนำสามารถสร้างขึ้นจากเลือดหรือผิวหนังของบุคคลใดๆ ก็ตามผ่านเทคโนโลยีที่เรียกว่าการเขียนโปรแกรมใหม่ เราหวังว่างานนี้จะช่วยปูทางไปสู่การพัฒนาแนวทางการรักษาใหม่ๆ ซึ่ง iPSC สามารถสร้างขึ้นได้จากผู้ป่วยรายใดก็ตามที่มี โรคปอดซึ่งแยกออกเป็นเซลล์ต้นกำเนิดของปอดในห้องปฏิบัติการ และใช้สำหรับการปลูกถ่ายเพื่อสร้างเนื้อเยื่อเยื่อบุทางเดินหายใจและถุงลมที่แข็งแรงขึ้นใหม่ในลักษณะที่ทนทานและใช้งานได้” Martin Ma ผู้เขียนรายงานฉบับแรกและ BU MD/ นักศึกษาปริญญาเอกในห้องแล็บ Kotton

สำหรับผู้ที่ทุกข์ทรมานจากโรคปอดทางพันธุกรรม เช่น โรคปอดเรื้อรังและดายสกินปรับเลนส์ปฐมภูมิ สามารถแก้ไขยีน iPSC ในห้องปฏิบัติการก่อนการปลูกถ่ายได้ ซึ่งหมายความว่าเซลล์ที่ปลูกถ่ายใหม่จะมีการแก้ไขการกลายพันธุ์ของยีนและควรจะปราศจากโรค . “เนื่องจากเซลล์เหล่านี้จะเป็นเซลล์ของผู้ป่วยเอง ซึ่งแตกต่างกันเฉพาะในยีนที่ได้รับการแก้ไขแล้ว ตามทฤษฎีแล้ว เซลล์เหล่านี้จึงไม่ควรถูกปฏิเสธหลังจากการปลูกถ่ายกลับเข้าไปในผู้ป่วยรายนั้น ดังนั้นจึงหลีกเลี่ยงความจำเป็นในการกดภูมิคุ้มกัน ดังที่เราได้แสดงให้เห็นในข้อพิสูจน์สองข้อของเรา การศึกษาการปลูกถ่ายแบบผสมผสานแนวคิดในแบบจำลองการทดลองที่มีภูมิคุ้มกันบกพร่อง” Michael Herriges ปริญญาเอก ผู้เขียนรายงานฉบับที่สองและนักวิจัยหลังปริญญาเอกในห้องปฏิบัติการ Kotton กล่าวเสริม

จากข้อมูลของ Kotton เอกสารเหล่านี้แสดงถึงจุดสุดยอดของการวิจัยตลอด 20 ปี “แม้ว่าการรักษาโรคปอด เช่น โรคถุงลมโป่งพอง พังผืดในปอด และโรคโควิด-19 จะต้องอาศัยการวิจัยมากกว่านี้ แต่เราหวังว่าผู้ที่มีการกลายพันธุ์ของยีนที่ทำให้เกิดความเสียหายต่อทางเดินหายใจของปอดหรือถุงลม เช่น เด็กหรือผู้ใหญ่ที่มีโรคปอดในรูปแบบครอบครัว อาจจะรักษาได้ในอนาคตด้วยวิธีนี้”