Lung Regeneration kan binnenkort een realiteit worden

Volgens een rapport in de 28 oktober nummer van het tijdschrift Cel, onderzoekers van Weill Cornell Medical College hebben een belangrijke ontdekking gedaan in hun missie om longregeneratie 'in te schakelen'. Deze bevinding kan miljoenen mensen behandelen die lijden aan ademhalingsstoornissen.
Het team heeft de biochemische signalen bij muizen ontdekt die de productie van nieuwe longblaasjes activeren - kleine, ballonachtige zakjes in de longen die opblazen en leeglopen met inademing en uitademing. Deze signalen komen van de gespecialiseerde endotheelcellen die het binnenoppervlak van bloedvaten in de long bekleden.
Hoewel onderzoekers al lang weten dat muizen de capaciteit van de ene long kunnen regenereren en uitbreiden als de andere ontbreekt, hebben ze nu de moleculaire triggers gevonden achter het proces, die ook relevant kunnen zijn voor de mens.
Hoofdonderzoeker, Dr. Shahin Rafii, legde uit:

"Verscheidene volwassen menselijke organen hebben het potentieel om te regenereren tot op zekere hoogte, en hoewel we de routes die betrokken zijn bij de regeneratie van lever en beenmerg gemakkelijk kunnen volgen, is het veel omslachtiger om de regeneratie van andere volwassen organen te bestuderen, zoals de longen en het hart. "
Het is gespeculeerd, maar niet bewezen, dat mensen het potentieel hebben om hun longblaasjes te regenereren totdat ze niet meer kunnen, vanwege roken, kanker of andere uitgebreide chronische schade. Onze hoop is om deze bevindingen in de kliniek te brengen en te kijken of we longregeneratie kunnen veroorzaken bij patiënten die het nodig hebben, zoals patiënten met chronische obstructieve longziekte (COPD). "

Co-auteur, Dr. Ronald G. Crystal, zei:

"Er is geen effectieve therapie voor patiënten met de diagnose COPD Op basis van deze studie stel ik me een dag voor waarop patiënten met COPD en andere chronische longziekten baat kunnen hebben bij behandeling met factoren die zijn afgeleid van longbloedvaten die de longregeneratie veroorzaken."

In een eerdere studie ontdekten Dr. Rafii en zijn team groeifactoren die de regeneratie van lever en beenmerg regelen. Ze vonden dat in beide gevallen de endotheelcellen belangrijke inductieve groeifactoren genereren, die ze beschreven als 'angiocriene factoren'. Hetzelfde fenomeen (dat bloedvatcellen in de longen regeneratie van longblaasjes veroorzaken) werd ontdekt in het huidige onderzoek.
Dr. Rafii legde uit:

"Bloedvaten zijn niet alleen het inerte loodgieterswerk dat bloed draagt, ze instrueren actief orgaanregeneratie, dit is een kritische bevinding: elk orgaan gebruikt verschillende groeifactoren binnen zijn lokale vasculaire systeem om regeneratie te bevorderen."

In dit onderzoek werden de linkerlongen van muizen verwijderd om Dr. Bi-Sen Ding het biochemische proces van daaropvolgende regeneratie van de resterende long te laten onderzoeken. Volgens een voorafgaand onderzoek door Dr. Crystal, wanneer de linkerlongen van muizen worden verwijderd, regenereren de rechterlongen met 80%, waardoor effectief een meerderheid van de verloren longblaasjes wordt vervangen.
Dr. Ding zei:

"Dit regeneratieproces herstelt ook de fysiologische respiratoire functie van de longen, die wordt gemedieerd door amplificatie van verschillende epitheliale progenitorcellen en regeneratie van de alveolaire zakken."

Senior wetenschappers, Dr. Daniel Nolan, zeiden:

"Dit verschijnsel van regeneratie treedt echter alleen op na een trauma dat de longmassa abrupt vermindert, waarna de specifieke subsets van bloedvaten in de resterende long een bericht ontvangen om alveoli opnieuw te bevolken, en het was onze taak om dat signaal te vinden."

Ze ontdekten dat wanneer de linkerlong wordt verwijderd, dit receptoren triggert op endotheelcellen in de long die reageren op basale fibroblastgroeifactor (FGF-2) en vasculaire endotheliale groeifactor (VEGF).
Wanneer deze receptoren worden geactiveerd, bevorderen ze de toename van een ander eiwit, matrix metalloproteinase-14 (MMP14). Zij ontdekten dat MMP14 de productie van nieuw longweefsel activeert door epidermale groeifactoren (EGF) vrij te maken.

Wanneer VEGF- en FGF-2-receptoren waren uitgeschakeld, met name in de endotheelcellen van de muizen, trad er geen regeneratie op in de rechterlong. Dit was te wijten aan onvoldoende MMP14-eiwitten die uit de bloedvaten kwamen. Toen ze endotheelcellen van een normale muis naar deze muizen transplanteerden, ontdekten ze echter dat de productie van MMP14 opmerkelijk was hersteld, waardoor de regeneratie van functionele alveoli werd geactiveerd.
Teamlid, Dr. Stefan Worgall, zei:

"Het herstel van longfunctie en longmechanica door transplantatie van endotheelcellen die de MMP14-productie stimuleren, kan waardevol zijn voor het ontwerpen van nieuwe therapieën voor ademhalingsstoornissen. Deze studie zal ons ook helpen mechanismen te begrijpen voor herstel in de groeiende longen van zuigelingen en kinderen."

Dr. Rafii classificeert MMP14 als een vitaal "angiocrien" signaal - een specifieke longendotheliale groeifactor die verantwoordelijk is voor de regeneratie van alveolair. Bovendien willen Dr. Rafii en zijn team de initiatiesignalen ontdekken die resulteren in de activering van bloedvaten in de longen.
Co-Senior auteur, Dr. Sina Rabbany, legde uit:

"Veranderingen in de lokale bloedstroom en biomechanische krachten in de resterende long na verwijdering van de linker long kunnen zeker een van de initiatie aanwijzingen zijn die endotheliale activering induceren."

De volgende stap voor de onderzoekers is om erachter te komen of MMP14 (evenals andere alsnog niet-herkende angiocriene factoren) verantwoordelijk zijn voor longregeneratie bij mensen naast muizen.
Dr. Ding zei:

"Wij geloven echter dat hetzelfde proces ook bij mensen doorgaat
we hebben nog geen direct bewijs. '

De onderzoekers zijn van mening dat personen die lijden aan COPD (een aandoening die meestal wordt veroorzaakt door langdurig roken) uitgebreide schade aan de endotheelcellen in hun longen hebben, zodat zij niet de juiste inductieve signalen kunnen genereren.
Co-auteur Dr.Koji Shido, uitgelegd:

"We weten dat roken de longen beschadigt, maar de longen kunnen doorgaan met het regenereren van longblaasjes, maar op een bepaald punt zou significant letsel aan de endotheelcellen hun vermogen om longregeneratie te ondersteunen kunnen verminderen."

Co-auteur, Dr. Zev Rosenwaks, speculeerde:

"Misschien zou vervanging van angiocriene factoren of transplantatie van normale longendotheelcellen afgeleid van pluripotente stamcellen de longregeneratie kunnen herstellen. Momenteel produceren we pluripotente stoomcellen die zijn afgeleid van patiënten met genetische longaandoeningen om potentiële paden te identificeren, die uiteindelijk onze inzicht in hoe longendotheelcellen de longfunctie bij deze patiënten kunnen verbeteren. "

Geschreven door: Grace Rattue