Ilmuwan Temukan Jenis Baru dari Sel Paru

Dua tim independen ilmuwan telah mengidentifikasi tipe sel yang jarang dalam jaringan saluran pernafasan - sebelumnya uncharacterized dalam literatur - yang tampaknya memainkan peran kunci dalam cystic fibrosis, penyakit multiorgan yang mempengaruhi lebih dari 70.000 orang di seluruh dunia. Dinamakan ionosit paru-paru, sel-sel ini tampaknya menjadi sumber utama aktivitas gen yang disebut cystic fibrosis transmembran conductance regulator (CFTR), mutasi yang menyebabkan cystic fibrosis.

Ionosit pulmonal (oranye) meluas melalui sel epitel tetangga di saluran pernapasan atas tikus, ke permukaan lapisan epitel; inti sel (cyan).
Kredit gambar: Montoro dkk, doi: 10.1038 / s41586-018-0393-7.

Meskipun penelitian selama bertahun-tahun tentang gen CFTR dan kemajuan dalam mengobati penyakit, masih belum ada obatnya.

Temuan baru, yang dilaporkan dalam dua makalah di jurnal Nature, menunjukkan bahwa aktivitas CFTR terkonsentrasi pada populasi sel yang kecil dan sebelumnya tidak dikenal.

“Sebagaimana peneliti bekerja untuk menemukan obat cystic fibrosis, mengetahui 1% dari populasi sel tampaknya penting untuk setiap jenis pemecahan masalah untuk meningkatkan terapi atau mengembangkan terapi baru,” kata Harvard Medical School Dr Allon Klein, co-penulis utama dari salah satu makalah.

Studi juga mengungkapkan karakteristik jenis sel baru, langka dan kurang dipahami, yang memperluas pemahaman saat ini tentang biologi dan penyakit paru-paru.

“Cystic fibrosis adalah penyakit yang sedang dipelajari dengan baik, dan kami masih menemukan komponen biologi yang sama sekali baru yang dapat mengubah cara kita mendekatinya,” kata Harvard Medical School Profesor Jayaraj Rajagopal, co-penulis yang sesuai dari kertas kedua.

"Sekarang kami memiliki kerangka kerja untuk penjelasan seluler menganai penyakit paru-paru."

Dengan menggunakan teknologi sekuensing sel tunggal, kedua tim menganalisis ekspresi gen di puluhan ribu sel individu yang diisolasi dari saluran udara manusia dan tikus. Membandingkan pola ekspresi gen dan menggunakan sel yang dijelaskan sebelumnya sebagai referensi, para peneliti membuat katalog komprehensif dari berbagai jenis dan keadaan sel, seperti ketersediaan dan distribusi sel terkait.

Analisis mereka memetakan identitas genetik dari jenis sel yang dikenal maupun yang belum terdeskripsikan. Satu jenis sel baru, ionocytes paru-paru, sangat mencolok karena mereka menunjukkan tingkat CFTR yang lebih tinggi daripada sel lainnya.

"Sel-sel ini tampaknya memainkan peran dalam proses ini, yang diperlukan untuk membersihkan lendir dari saluran pernafasan," kata para ilmuwan.

Diidentifikasi pada tahun 1980, kode CFTR untuk protein yang mengangkut ion klorida melintasi membran sel.

Mutasi pada gen ini dapat menyebabkan penumpukan lendir tebal di paru-paru, pankreas dan organ lain, yang pada gilirannya sering menyebabkan infeksi pernafasan dan gejala lain yang menjadi ciri cystic fibrosis.

Para peneliti telah lama berasumsi bahwa CFTR diekspresikan pada tingkat rendah pada sel bersilia, jenis sel saluran napas umum. Studi baru, bagaimanapun, menunjukkan bahwa mayoritas ekspresi CFTR terjadi pada ionosit paru-paru, yang hanya membentuk sekitar 1% sel saluran pernafasan.

Mereka menunjukkan bahwa aktivitas CFTR, bukan hanya ekspresinya, melainkan juga berhubungan dengan jumlah ionocytes paru-paru di jaringan.

“Dengan teknologi sekuensing sel tunggal, dan upaya khusus untuk memetakan jenis sel di jaringan yang berbeda, kami membuat penemuan baru - sel baru yang tidak kami ketahui keberadaannya, subtipe sel yang langka atau belum pernah diperhatikan sebelumnya, bahkan dalam sistem yang telah dipelajari selama beberapa dekade, ”kata Broad Institute of MIT dan anggota Harvard dan MIT Profesor Aviv Regev, penulis utama makalah kedua.

Profesor Regev dan co-penulis terganggu proses molekul penting dalam ionocytes paru pada tikus, mereka mengamati timbulnya fitur kunci yang terkait dengan cystic fibrosis, terutama pembentukan lendir padat.

"Temuan ini menggarisbawahi betapa pentingnya sel-sel ini untuk regulasi saluran udara-permukaan," kata para ilmuwan.

“Bersama-sama, penemuan tim menunjuk ke strategi baru untuk mengobati cystic fibrosis, seperti meningkatkan jumlah ionocytes paru untuk meningkatkan jumlah aktivitas CFTR,” kata Novartis Institutes untuk biomedis Penelitian Dr Aron Jaffe, co-lead penulis studi pertama.

"Identifikasi sel-sel ini juga dapat dijadikan panduan tim untuk mencoba menggunakan terapi gen untuk memperbaiki mutasi CFTR."

"Kita dapat menggunakan informasi ini untuk menjadi sedikit lebih pintar ketika kita merancang pendekatan terapeutik untuk cystic fibrosis."

Sumber:

http://www.sci-news.com/biology/new-type-lung-cell-pulmonary-ionocyte.html