Přístupy tkáňového inženýrství k léčbě CHOPN

Chronická obstrukční plicní nemoc (CHOPN) je v současnosti považována za třetí hlavní příčinu úmrtí s ročními souvisejícími celosvětovými náklady na zdravotní péči ve výši 1,3 bilionu liber (1). Je druhou nejčastější příčinou urgentních příjmů nemocnic s vysokou morbiditou a mortalitou. COPD má za následek progresivní ztrátu funkce plic, což vede k respiračnímu selhání. Tato ztráta funkce plic je spojena s opakujícími se cykly zánětu a parenchymálních jizev vedoucích k rozvoji emfyzému. Je to důsledek rozpadu jemných parenchymálních struktur a remodelace plic s akumulací vazivové tkáně a ztrátou alveolárně-kapilárních funkčních jednotek, které jsou nezbytné pro účinnou výměnu plynů. Makroskopicky se plíce stávají tužšími a nejsou schopny podpírat pacienta během fyziologických cyklů dýchání vdech/výdech (2).

Přítomnost emfyzému také vede ke ztrátě elastického zpětného rázu plic, protože se místo poškozených průdušinek a alveolů tvoří vzduchové kapsy, které snižují dostupný objem pro další inhalaci. Kolaps dýchacích cest během výdechu vede ke zvýšení objemu plic, což způsobuje hyperinflaci a zachycování plynu. Pacienti se progresivně stávají symptomatickými se zvyšující se dušností, sníženou tolerancí zátěže a špatnou kvalitou života.

Možnosti farmakologické léčby emfyzému jsou omezené; současná terapie je zaměřena na zlepšení omezení průtoku vzduchu, snížení zánětu dýchacích cest a snížení exacerbací, ale nevrací poškození plic (3). Transplantace plic a operace snížení objemu plic (LVRS) jsou dostupné pro vybranou menšinu pacientů s těžkým emfyzémem. Nedávné zavedení neinvazivní endoskopické mechanické léčby pomocí Valves snižuje vážně poškozený objem plic a přesměrovává vzduch do zdravější tkáně, zatímco Coils zlepšuje elastický zpětný ráz plic (4, 5). Tyto intervence však nezlepšují přežití.

Předchozí práce provedená v našich laboratořích zjistila, že konstrukty na bázi hydrogelu/elastinu mohou dosáhnout mechanických hodnot konzistentních s hodnotami alveolární stěny, když se naočkují plicní fibroblasty (1). To vyvolává zajímavou otázku, zda lze konstrukty tkáňového inženýrství (TEC) použít k obnovení mechanické integrity emfyzematózní plíce prostřednictvím vytěsnění vzduchové kapsy a místní integrace a nakonec regenerací místní architektury plic.

Nedávné pozorování ve spojení s výše popsanou prací do určité míry podrobně popsalo mechanismus dříve nepochopené, ale fyziologicky kritické kapacity plicní tkáně regenerovat se po akutním onemocnění, jako je pneumonie nebo syndrom akutní respirační tísně (6). Zdá se, že klíč spočívá v populaci kmenových buněk distálních dýchacích cest, které koexprimují Trp63 (p63) a keratin 5 (Krt5). Zdá se, že tyto buňky DASCp63/Krt5 migrují do míst poškození v plicích, kde prokázaly schopnost diferenciace včetně linií, jako jsou pneumocyty typu I a II a bronchiolární sekreční buňky. Pro naše pochopení chronických plicních poruch a návrh budoucích buněčných terapií je zásadní, zda tyto buňky zůstanou přítomny a spící v nemocné plicní tkáni nebo se ztratí prostřednictvím dosud neznámých mechanismů.