Исследователи из Клиники Мэйо (Mayo Clinic) нашли молекулярный механизм, который регулирует способность лёгких к самовосстановлению. Выяснилось, что специализированные клетки альвеол не могут одновременно защищать лёгкие и восстанавливать их после повреждения — эти функции разделены. Работа, опубликованная в журнале Nature Communications, открывает новые возможности для регенеративной медицины и ранней диагностики заболеваний лёгких.
Ключевые факты
- Альвеолярные клетки типа 2 (AT2) обеспечивают как защиту лёгких, так и их восстановление.
- Учёные выявили молекулярный «переключатель», который решает, будут ли клетки ремонтировать ткань или бороться с инфекцией.
- Ключевыми регуляторами этого процесса стали белки PRC2, C/EBPα и DLK1.
- При некоторых заболеваниях AT2-клетки теряют способность к регенерации, что способствует развитию фиброза и хронических болезней лёгких.
- Открытие может помочь в создании препаратов, стимулирующих естественное восстановление лёгочной ткани.
Как лёгкие себя восстанавливают
Альвеолярные клетки типа 2 уникальны: они защищают лёгкие, вырабатывая вещества, поддерживающие работу воздушных мешочков (альвеол), и при этом служат «резервными» стволовыми клетками, способными превращаться в альвеолярные клетки типа 1 (AT1), обеспечивающие газообмен.
Однако при заболеваниях — таких как лёгочный фиброз, хроническая обструктивная болезнь лёгких (ХОБЛ) и тяжёлые вирусные инфекции, включая COVID-19, — AT2-клетки часто утрачивают способность к регенерации. До сих пор оставалось неизвестным, что именно мешает им «переключиться» обратно в режим восстановления.
Как учёные нашли клеточный «тумблер»
Используя методы одноклеточного секвенирования, прецизионную микроскопию и модели повреждения лёгких, команда Клиники Мэйо проследила жизненный цикл AT2-клеток. Оказалось, что молодые клетки остаются гибкими всего 1–2 недели, после чего окончательно приобретают свою функцию.
Этим переходом управляет молекулярная цепочка, включающая три белка — PRC2, C/EBPα и DLK1. Один из них, C/EBPα, действует как «зажим», не позволяя клетке вести себя как стволовая. Чтобы включить процесс восстановления, клетке нужно «ослабить» этот зажим.
Почему инфекции тормозят заживление лёгких
Оказалось, что тот же молекулярный переключатель определяет, будет ли клетка восстанавливать ткань или участвовать в защите от инфекции. Поэтому воспаления и вирусные болезни могут замедлять заживление лёгких, лишая клетки возможности регенерировать.
«Когда мы думаем о восстановлении лёгких, важно понимать: дело не только в том, чтобы “включить” нужные процессы, но и в том, чтобы снять ограничения, которые мешают клеткам действовать как стволовые», — пояснил руководитель исследования Дуглас Браунфилд.
Новые возможности для терапии
По словам Браунфилда, манипулирование активностью C/EBPα может помочь вернуть клеткам способность к регенерации. Это потенциально откроет путь к новым способам лечения заболеваний, при которых лёгочная ткань рубцуется и теряет эластичность.
Кроме того, исследование может помочь врачам выявлять болезни на ранней стадии — когда AT2-клетки застревают в одном состоянии и перестают обновляться. Такие молекулярные сигналы могут стать биомаркерами для ранней диагностики.
Как это связано с программами регенеративной медицины
Работа поддерживает инициативы Precure и Genesis, развиваемые Клиникой Мэйо. Первая направлена на выявление заболеваний на самых ранних стадиях, когда лечение наиболее эффективно, вторая — на предотвращение отказа органов и восстановление их функции с помощью регенеративных технологий.
Исследовательская группа уже приступила к экспериментам по «разблокировке» зажима C/EBPα в человеческих клетках AT2, чтобы вырастить их в лаборатории и оценить потенциал для будущих клеточных терапий.
Что это значит
Это открытие даёт надежду на появление новых подходов к лечению лёгочных заболеваний, при которых ткань утрачивает способность к восстановлению. Вместо того чтобы лишь замедлять прогрессирование болезни, врачи в будущем смогут активировать естественные механизмы регенерации лёгких.
Источник
- Amitoj S. Sawhney, Brian J. Deskin, Junming Cai, Daniel Gibbard, Gibran Ali, Annika Utoft, Xianmei Qi, Aaron Olson, Hannah Hausman, Liberty Sabol, Shannon Holmberg, Ria Shah, Rachel Warren, Stijn De Langhe, Zintis Inde, Kristopher A. Sarosiek, Evan Lemire, Adam Haber, Liu Wang, Zong Wei, Rui Benedito, Douglas G. Brownfield. A molecular circuit regulates fate plasticity in emerging and adult AT2 cells. Nature Communications, 2025; 16 (1) DOI: 10.1038/s41467-025-64224-1
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики ООО «ВеронаМед» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей.
E-mail для связи – xuslan@yandex.ru;
