Nueva célula pulmonar identificada

Ionocitos (naranja) se extienden a través de las células epiteliales vecinas (núcleos, cian) hasta la superficie del revestimiento epitelial respiratorio. Este tipo de célula recién identificado expresa altos niveles de CFTR, un gen que está asociado con la fibrosis quística cuando muta. atlas moleculares detallados de células de las vías respiratorias humanas y de ratones. Los hallazgos, informados en dos estudios hoy (1 de agosto) en Nature, revelan los patrones de expresión génica de miles de células pulmonares, así como la existencia de un tipo de célula previamente desconocido que expresa altos niveles del gen mutado en la fibrosis quística, el regulador de la conductancia transmembrana de la fibrosis quística (CFTR ).

“Estos documentos son extremadamente interesantes” dice Amy Ryan, bióloga pulmonar de la Universidad del Sur de California que no participó en ninguno de los estudios. «Han cuestionado la composición celular y la…

Jayaraj Rajagopal, médico pulmonar del Hospital General de Massachusetts y la Universidad de Harvard y coautor de uno de los estudios, había estado estudiando la regeneración pulmonar y quería utilizar la secuenciación de una sola célula para observar las diferencias en las poblaciones de células madre de los pulmones. Él y sus colegas se asociaron con Aviv Regev, biólogo computacional del Instituto Broad del MIT y la Universidad de Harvard, y juntos, los dos grupos caracterizaron los transcriptomas de miles de células epiteliales de la tráquea de ratones adultos.

Rajagopal, Regev y sus colegas descubrieron diferencias previamente desconocidas en la expresión génica en varios grupos de células de las vías respiratorias; identificó nuevas estructuras en el pulmón; y encontró nuevos caminos de diferenciación celular. También describieron varios tipos de células nuevas, incluida una que el equipo denominó ionocito pulmonar, en honor a las células reguladoras de la sal en la piel de los peces y los anfibios. Estas células pulmonares expresan genes similares a los de los ionocitos de peces y anfibios, según descubrió el equipo, incluido un gen que codifica el factor de transcripción Foxi1, que regula los genes que desempeñan un papel en el transporte de iones.

El equipo también demostró que las células pulmonares Los ionocitos expresan en gran medida CFTR y, de hecho, son la fuente principal de su producto, la proteína de membrana CFTRa que ayuda a regular el transporte de fluidos y la consistencia de la mucusina tanto en los pulmones humanos como en los de ratón, lo que sugiere que las células podrían desempeñar un papel en la fibrosis quística.

Resulta que el epitelio es más complicado de lo que se creía anteriormente.

Aron Jaffe, Novartis

Tanto que encontramos reescribe la forma pensamos en la biología pulmonar y las células pulmonares, dice Rajagopal. Creo que toda la comunidad de neumólogos y biólogos pulmonares tendrá que dar un paso atrás y pensar en sus problemas con respecto a todos estos nuevos tipos de células.

Para el otro estudio, Aron Jaffe, biólogo de Novartis quien estudia cómo se fabrican los diferentes tipos de células de las vías respiratorias, combinó fuerzas con el biólogo de sistemas de Harvard Allon Klein y su equipo. El grupo de Klein había desarrollado previamente un método de secuenciación de ARN de una sola célula que Jaffe describe como la tecnología perfecta para tener una visión general y definir realmente el repertorio completo de tipos de células epiteliales en las vías respiratorias.

Jaffe, Klein , y sus colegas secuenciaron el ARN de miles de células epiteliales bronquiales humanas y epiteliales traqueales de ratón. El atlas generado por su análisis de secuenciación reveló ionocitos pulmonares, así como nuevos patrones de expresión génica en células familiares. El equipo examinó la expresión de CFTR en ionocitos humanos y de ratón para comprender mejor el posible papel de las células en la fibrosis quística. De acuerdo con los hallazgos del otro estudio, los investigadores demostraron que los ionocitos pulmonares producen la mayor parte de la proteína CFTR en las vías respiratorias de humanos y ratones.

Encontrar este nuevo tipo de célula rara que representa la mayoría de CFTR en el epitelio de las vías respiratorias fue realmente la mayor sorpresa, dice Jaffe a The Scientist. CFTR se ha estudiado durante mucho tiempo y se pensaba que el gen se expresó ampliamente en muchas células de las vías respiratorias. Resulta que el epitelio es más complicado de lo que se creía anteriormente.

Estos estudios son un trabajo muy emocionante [y] un maravilloso ejemplo de cómo las nuevas tecnologías que han entrado en línea en los últimos años, en este caso, las células unicelulares La secuenciación de ARN ha hecho un avance muy dramático en nuestra comprensión de aspectos de la biología, dice Ann Harris, genetista de la Universidad Case Western Reserve que no participó en ninguno de los estudios.

En términos de direcciones futuras, los autores han ha demostrado que el factor de transcripción [Foxi1] es fundamental para el programa transcripcional de estos ionocitos, dice Harris. Una de las siguientes preguntas es, ¿interactúa directamente con el gen CFTR o funciona a través de otros factores de transcripción u otras proteínas que regulan la expresión del gen CFTR?

Según Jennifer Alexander-Brett, médica pulmonar e investigadora de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis, que no participó en los estudios, la posibilidad de que un tipo de célula poco común pueda desempeñar un papel en la regulación de la fisiología de las vías respiratorias es cautivador.

Además de investigar el papel potencial de los ionocitos en la función pulmonar, Alexander-Brett dice que los investigadores probablemente puedan hacer un amplio uso de los datos de los estudios, en particular detalles sobre la expresión de genes que codifican factores de transcripción. y marcadores de superficie celular. Un área con la que realmente luchamos en la biología de las vías respiratorias. . . es [que] simplemente no tenemos buenos marcadores para diferenciar los tipos de células, explica. Pero estos documentos son muy completos. Hay un montón de datos aquí.

DT Montoro et al., Una jerarquía epitelial de las vías respiratorias revisada incluye ionocitos que expresan CFTR, Naturaleza</em , doi:10.1038/s41586-018-0393-7, 2018.

LW Plasschaert et al. ., Un atlas unicelular del epitelio de las vías respiratorias revela el ionocito pulmonar rico en CFTR, Nature, doi:10.1038/s41586-018-0394-6, 2018.

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