Trong hơn 20 năm, các nhà khoa học dẫn đầu công trình này đã theo đuổi phương pháp cấy tế bào vào các mô phổi bị tổn thương với mục tiêu tái tạo đường thở hoặc phế nang của phổi. Họ nghi ngờ rằng để việc cấy ghép tồn tại lâu dài và hoạt động được thì điều quan trọng là phải tái tạo lại các “khoang” thân hoặc tổ tiên của phổi, đôi khi còn được gọi là hốc tế bào gốc. Đầu tiên, họ tập trung vào việc phát triển các phương pháp chế tạo từng tế bào gốc hoặc tế bào tiền thân của phổi trong phòng thí nghiệm bằng cách sử dụng tế bào gốc đa năng, sau đó phát triển các phương pháp cấy ghép các tế bào này vào mô hình chuột thí nghiệm bị tổn thương phổi.

Trong nghiên cứu “Phục hồi tế bào gốc đường thở bằng cách cấy ghép tế bào cơ bản có nguồn gốc từ tế bào gốc nguyên phát hoặc đa năng”, các nhà nghiên cứu CReM tập trung vào đường thở của phổi. Những đường dẫn khí này được lót bởi một biểu mô có các tế bào gốc được mô tả rõ ràng gọi là “tế bào đáy”, chịu trách nhiệm duy trì các đường dẫn khí này trong suốt cuộc đời.

“Bằng cách phân biệt mô hình thí nghiệm và tế bào gốc đa năng của con người thành tế bào cơ bản đường thở trong đĩa thí nghiệm, sau đó chúng tôi có thể sử dụng các tế bào này để phục hồi khoang tế bào gốc của đường thở mô hình bị tổn thương trong cơ thể (trong mô sống). Điều này dẫn đến việc cấy ghép suốt đời các tế bào cơ bản được thiết kế vào một mô hình có khả năng miễn dịch. Bởi vì các tế bào được ghép dưới dạng tế bào cơ bản, tế bào gốc bình thường của đường thở, chúng có thể tự làm mới hoặc tạo bản sao của chính chúng bằng cách phân chia và cũng tạo ra các loại tế bào khác cùng nhau tạo nên biểu mô đường thở chức năng,” tác giả tương ứng giải thích. Darrell Kotton, MD, Giáo sư Y khoa David C. Seldin tại Trường Y Chobanian & Avedisian thuộc Đại học Boston và là giám đốc của CReM.

Trong bài báo thứ hai của họ, “Việc cấy ghép bền vững các tế bào biểu mô phổi có nguồn gốc từ PSC vào phế nang vào chuột có hệ miễn dịch bình thường”, các nhà nghiên cứu CReM đã nhắm mục tiêu vào các túi khí ở phổi, được gọi là phế nang. Kotton và nhóm của ông đã phát triển các phương pháp ghép các tế bào được biến đổi gen vào phế nang, vùng phổi chịu trách nhiệm trao đổi khí. Các tế bào được ghép đã hình thành cả hai loại tế bào phế nang, được gọi là tế bào phổi loại 1 và loại 2. Vì tế bào phổi loại 2 đóng vai trò là tiền thân của phế nang phổi trong suốt cuộc đời, nên việc hình thành tế bào phổi loại 2 mới từ các tế bào được cấy ghép đã đảm bảo rằng các tế bào sẽ tự làm mới và biệt hóa để duy trì phế nang phổi trong thời gian dài.

Các nhà nghiên cứu tin rằng việc phục hồi các tế bào gốc phổi và tế bào tiền thân trong đường thở và phế nang bằng cách sử dụng các tế bào được thiết kế từ tế bào gốc đa năng là một phát hiện quan trọng với nhiều ý nghĩa cho việc điều trị các bệnh về phổi trong tương lai liên quan đến tổn thương, thoái hóa hoặc đột biến. “Vì tế bào gốc đa năng cảm ứng (iPSC) có thể được tạo ra từ máu hoặc da của bất kỳ cá nhân nào thông qua công nghệ gọi là tái lập trình, chúng tôi hy vọng công việc này sẽ giúp mở đường cho việc phát triển các phương pháp trị liệu mới trong đó iPSC có thể được tạo ra từ bất kỳ bệnh nhân nào mắc bệnh. bệnh phổi, biệt hóa thành tế bào gốc phổi trong phòng thí nghiệm và được sử dụng để cấy ghép nhằm tái tạo đường thở khỏe mạnh và các mô biểu mô phế nang theo cách bền vững và hoạt động tốt,” Martin Ma, tác giả đầu tiên của bài báo đầu tiên và BU MD/ cho biết. Nghiên cứu sinh tại phòng thí nghiệm Kotton.

Đối với những người mắc các bệnh về phổi di truyền, như xơ nang và rối loạn vận động đường mật nguyên phát, có thể chỉnh sửa gen iPSC trong phòng thí nghiệm trước khi cấy ghép, nghĩa là các tế bào mới được cấy ghép sẽ được sửa chữa đột biến gen và không mắc bệnh . “Vì những tế bào này sẽ là tế bào của chính bệnh nhân, chỉ khác nhau ở gen đã được chỉnh sửa, nên về mặt lý thuyết, chúng không nên bị đào thải sau khi cấy ghép trở lại bệnh nhân đó, do đó tránh được bất kỳ nhu cầu ức chế miễn dịch nào, như chúng tôi đã chứng minh trong hai bằng chứng về- Michael Herriges, Tiến sĩ, tác giả đầu tiên của bài báo thứ hai và là nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại phòng thí nghiệm Kotton, cho biết thêm các nghiên cứu về cấy ghép tổng hợp khái niệm trong các mô hình thử nghiệm có khả năng miễn dịch.

Theo Kotton, những bài báo này thể hiện đỉnh cao của 20 năm nghiên cứu. “Mặc dù việc điều trị các bệnh về phổi như khí thũng, xơ phổi và COVID-19 sẽ cần nhiều nghiên cứu hơn, nhưng chúng tôi hy vọng rằng những người có đột biến gen gây tổn thương đường hô hấp hoặc phế nang của phổi, chẳng hạn như trẻ em hoặc người lớn mắc các dạng bệnh phổi gia đình. , có thể được điều trị trong tương lai bằng cách tiếp cận này.”