Новости и мнения

Выявлена ​​новая клетка легкого

Тип клеток был обнаружен путем секвенирования одноклеточной РНК тысяч клеток в дыхательных путях мыши и человека и может играть роль в муковисцидозе.

Ионоциты (оранжевые) распространяются через соседние эпителиальные клетки (ядра, цианы) на поверхность дыхательной эпителиальной выстилки. Этот недавно идентифицированный тип клеток экспрессирует высокие уровни CFTR , гена, который связан с муковисцидозом при мутации. АННА ХУПАЛОВСКА, ДАНИЭЛЬ МОНТОРО

Два независимых исследовательских коллектива использовали одноклеточное РНК-секвенирование для создания детальных молекулярных атласов клеток дыхательных путей мыши и человека . Результаты,   В двух исследованиях, опубликованных сегодня (1 августа) в Nature , раскрываются паттерны экспрессии генов тысяч клеток легких, а также существование ранее неизвестного типа клеток, который экспрессирует высокие уровни гена, мутированного при муковисцидозе, муковисцидозе. трансмембранный регулятор проводимости ( CFTR ).

«Эти документы чрезвычайно интересны», – говорит Эми Райан , биолог легкого из Университета Южной Калифорнии, который не участвовал ни в одном из исследований. «Они опросили клеточный состав и клеточную иерархию дыхательных путей, используя метод секвенирования РНК с одной клеткой. Такая информация окажет значительное влияние на продвижение исследований, которые мы можем сделать, и, надеюсь, на разработку новых терапевтических подходов к любому числу заболеваний дыхательных путей ».

Джаярадж Раджагопал , врач по легочной медицине в Массачусетской больнице общего профиля и Гарвардском университете и соавтор одного из исследований, изучал регенерацию легких и хотел использовать секвенирование отдельных клеток для изучения различий в популяции стволовых клеток легких. Он и его коллеги объединились с Авивом Регевым , вычислительным биологом из Института им. Броада и Гарвардского университета, и вместе эти две группы охарактеризовали транскриптомы тысяч эпителиальных клеток из трахеи взрослых мышей.

Раджагопал, Регев и коллеги обнаружили ранее неизвестные различия в экспрессии генов в нескольких группах клеток дыхательных путей; выявлены новые структуры в легких; и обнаружил новые пути клеточной дифференцировки. Они также описали несколько новых типов клеток, в том числе тот, который команда назвала легочным иноцитом, после солерегулирующих клеток в коже рыб и амфибий. Исследователи обнаружили, что эти легочные клетки экспрессируют гены, сходные с ионоцитами рыб и амфибий, включая ген, кодирующий фактор транскрипции Foxi1, который регулирует гены, которые играют роль в транспорте ионов.

Команда также показала, что легочные ионоциты высоко экспрессируют CFTR и фактически являются основным источником его продукта, CFTR – мембранного белка, который помогает регулировать транспорт жидкости и консистенцию слизи – как в легких мыши, так и человека, предполагая, что клетки могут играют роль в муковисцидозе.

Оказывается, что эпителий сложнее, чем предполагалось ранее.

—Арон Джаффе, Новартис

«То, что мы нашли, переписывает наш взгляд на биологию легких и клетки легких», – говорит Раджагопал. «Я думаю, что всему сообществу пульмонологов и биологов легких придется сделать шаг назад и подумать о своих проблемах в отношении всех этих новых типов клеток».

Для другого исследования, Арон Джаффе , биолог из Novartis, который изучает, как создаются различные типы клеток дыхательных путей, объединил усилия с биологом Гарвардской системы Аллоном Кляйном и его командой. Группа Кляйна ранее разработала метод одноэлементного РНК-секвенирования, который Джаффе описывает как «идеальную технологию, позволяющую получить широкую картину и действительно определить полный репертуар типов эпителиальных клеток в дыхательных путях».

Jaffe, Klein и коллеги секвенировали РНК из тысяч отдельных эпителиальных клеток бронхов человека и эпителия мыши. Атлас, полученный в результате анализа секвенирования, выявил легочные ионоциты, а также новые паттерны экспрессии генов в знакомых клетках. Команда исследовала экспрессию CFTR в ионоцитах человека и мыши, чтобы лучше понять возможную роль клеток в муковисцидозе. В соответствии с результатами другого исследования, исследователи показали, что легочные ионоциты составляют большую часть белка CFTR в дыхательных путях человека и мыши.

«Обнаружение этого нового редкого типа клеток, на которое приходится большая часть активности CFTR в эпителии дыхательных путей, было действительно самым большим сюрпризом», – говорит Джаффе The Scientist. « CFTR изучался в течение длительного времени, и считалось, что ген широко экспрессируется во многих клетках дыхательных путей. Оказывается, что эпителий сложнее, чем предполагалось ранее ».

Эти исследования являются «очень захватывающей работой [и] прекрасным примером того, как новые технологии, появившиеся в сети в последние несколько лет – в данном случае секвенирование одноклеточной РНК), сделали очень существенное продвижение в нашем понимании аспектов биологии, ”Говорит Энн Харрис , генетик из Университета Case Western Reserve, который не участвовал ни в одном исследовании.

Что касается будущих направлений, авторы «показали, что фактор транскрипции [Foxi1] занимает центральное место в транскрипционной программе этих ионоцитов», – говорит Харрис. Один из следующих вопросов: «напрямую ли он взаимодействует с геном CFTR или работает через другие факторы транскрипции или другие белки, которые регулируют экспрессию гена CFTR

По словам Дженнифер Александер-Бретт , лёгкого врача и исследователя из Медицинского факультета Вашингтонского университета в Сент-Луисе, который не принимал участия в исследованиях, возможность того, что редкий тип клеток может играть роль в регулировании физиологии дыхательных путей, «завораживает». »

Помимо исследования потенциальной роли ионоцитов в функции легких, Александр-Бретт говорит, что исследователи, вероятно, могут широко использовать данные этих исследований, в частности, детали экспрессии генов, кодирующих факторы транскрипции и маркеры клеточной поверхности. «Одна область, с которой мы действительно боремся в биологии дыхательных путей. , , «у нас просто нет хороших маркеров» для дифференциации типов клеток, объясняет она. Но эти документы «очень всеобъемлющие. Здесь тонна данных.

DT Montoro и др., «Пересмотренная иерархия эпителия дыхательных путей включает CFTR-экспрессирующие ионоциты», Nature , doi: 10.1038 / s41586-018-0393-7, 2018.

LW Plasschaert et al., «Одноклеточный атлас эпителия дыхательных путей раскрывает богатый CFTR легочный ионоцит», Nature , doi: 10.1038 / s41586-018-0394-6, 2018.

Обсуждение

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *