Pesquisa mostra que as células imunológicas moldam o tecido pulmonar antes do nascimento, proporcionando novos caminhos para o tratamento de doenças respiratórias

As células imunológicas desempenham um papel ativo e íntimo no direcionamento do crescimento do tecido pulmonar humano durante o desenvolvimento, descobriram os pesquisadores, revolucionando nossa compreensão do desenvolvimento pulmonar inicial e do papel das células imunológicas fora da imunidade.

A pesquisa oferece novos insights para a compreensão e tratamento de doenças respiratórias, como a doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC). As condições respiratórias são responsáveis ​​por quase 20% de todas as mortes em crianças menores de cinco anos em todo o mundo.

O trabalho revela uma coordenação surpreendente entre os sistemas imunológico e respiratório, muito mais cedo no desenvolvimento do que se pensava anteriormente. Esta descoberta levanta questões sobre o papel potencial das células imunitárias noutros órgãos em desenvolvimento em todo o corpo.

Pesquisadores do Instituto Wellcome Sanger, da University College London (UCL) e seus colaboradores do Instituto Europeu de Bioinformática da EMBL usaram tecnologias avançadas de célula única para mapear o desenvolvimento das primeiras células imunológicas do pulmão humano ao longo do tempo.

Este estudo criou um atlas de células imunológicas inédito do pulmão em desenvolvimento. Faz parte da iniciativa internacional Human Cell Atlas, que está a mapear todos os tipos de células do corpo humano, para transformar a nossa compreensão da saúde, das infecções e das doenças.

As descobertas, publicadas em Imunologia Científicaajudará a esclarecer os mecanismos por trás das doenças pulmonares infantis.

As células imunológicas constituem uma porção substancial das vias aéreas e dos pulmões maduros, que possuem trocas gasosas críticas e funções de barreira, proporcionando proteção contra infecções do trato respiratório. No entanto, os papéis das células imunes no órgão em desenvolvimento permaneceram inexplorados em comparação com os tipos de células estruturais ou de revestimento. Descobertas recentes confirmam a presença de células imunológicas nos pulmões humanos já com cinco semanas de desenvolvimento.

Para explorar se o sistema imunológico pode influenciar o crescimento dos pulmões, a equipe estudou células imunológicas nos primeiros pulmões humanos, entre 5 e 22 semanas de desenvolvimento. Eles usaram várias técnicas, incluindo sequenciamento unicelular e experimentos com culturas de células pulmonares, para ver se as células imunológicas poderiam afetar o desenvolvimento das células pulmonares.

Eles identificaram os principais reguladores do desenvolvimento pulmonar, incluindo as moléculas sinalizadoras IL-1β e IL-13, que facilitam a coordenação das células-tronco pulmonares, diferenciando-se em tipos de células maduras especializadas.

Os pesquisadores detectaram uma infiltração de células imunes inatas, seguidas por células imunes adaptativas. As células inatas incluíam células linfóides inatas (ILCs), células natural killer (NK), células mieloides e células progenitoras. No que diz respeito às células imunes adaptativas, bem como às células T, foram detectadas células da linhagem B em desenvolvimento e maduras, indicando que o ambiente pulmonar suporta o desenvolvimento de células B.

As descobertas mudam fundamentalmente a compreensão das interações imunológicas e epiteliais que são cruciais para a maturação pulmonar fetal. Eles também sugerem que distúrbios imunológicos precoces podem se manifestar como doença pulmonar pediátrica.

Estes novos conhecimentos sobre os mecanismos de formação inicial do pulmão também contribuirão para o desenvolvimento de novas abordagens terapêuticas para regenerar o tecido pulmonar danificado e restaurar a função pulmonar.

Jo Barnes, co-autores do estudo no Instituto Wellcome Sanger e no Instituto Europeu de Bioinformática do EMBL e na Divisão de Medicina da UCL, respectivamente, disseram: “Ao adotar uma estratégia focada no mapeamento do sistema imunológico, nós revelam uma relação simbiótica entre as células imunológicas e os pulmões em desenvolvimento. Esses insights detalhados abrem a porta para potenciais terapias regenerativas não apenas no pulmão, mas em outros órgãos humanos vitais.”

Marko Nikolić, autor sênior do estudo na Divisão de Medicina da UCL e consultor honorário em medicina respiratória, disse: “Agora sabemos que o crosstalk imuno-epitelial é uma característica do desenvolvimento pulmonar inicial. Esta linha de base vital do desenvolvimento pulmonar saudável nos ajudará entender o que acontece quando os processos de desenvolvimento pulmonar são interrompidos, por exemplo, em partos prematuros, o que pode levar a deficiências respiratórias”.

Kerstin Meyer, autora sênior do estudo no Wellcome Sanger Institute, disse: “A participação ativa das células imunológicas expande as possibilidades de compreensão e tratamento da formação pulmonar prejudicada. O que é muito interessante sobre esse mecanismo é que ele pode muito bem ser aplicado em outros sistemas orgânicos também.”

Sarah Teichmann, autora sênior do estudo no Wellcome Sanger Institute e cofundadora do Human Cell Atlas, disse: “Se quisermos compreender completamente as causas profundas das doenças, precisamos de uma visão completa das células em todos os estágios. no corpo humano. Esta importante contribuição para um Atlas de Células Humanas abrangente será uma referência valiosa para o estudo de doenças pulmonares.”