Un atlante delle vie aeree a livello di singola cellula nella broncopneumopatia cronica ostruttiva, nella fibrosi polmonare idiopatica e nei controlli (DISCOVAIR)

La crescente incidenza delle malattie respiratorie croniche è un problema di salute pubblica che colpisce centinaia di migliaia di persone in tutto il mondo a tutte le età. Direttamente esposto ai contaminanti atmosferici (inquinamento, allergeni), il tratto respiratorio rappresenta un ecosistema complesso che coinvolge diverse cellule (multiciliate, basali, mucosecretorie, neuroendocrine, ecc.) che sviluppano complesse interazioni con il tessuto connettivo circostante ma anche con il loro ricco ambiente immunitario e il microbiota locale. Sebbene un continuum fisiopatologico sia postulato tra le vie aeree nasali e bronchiali in alcune malattie, come le malattie allergiche, i ricercatori hanno dimostrato ampi gradienti di espressione genica tra campioni prelevati dalle vie aeree nasali e bronchiali in diversi studi. Specificare la variabilità cellulare in tutto l'albero respiratorio in una normale situazione fisiologica è uno dei principali obiettivi definiti nella creazione di un atlante di tutte le cellule delle vie aeree, come definito negli obiettivi del consorzio internazionale Human Cell Atlas.

Il sequenziamento degli RNA presenti in modo specifico in ogni singola cellula ("single-cell RNAseq") e il suo confronto con le cellule vicine consente di documentare i precisi contributi cellulari, nonché le vie di segnalazione coinvolte. Lo sviluppo di procedure di campionamento, stabilizzazione, trasporto e analisi di cellule singole dei tessuti può essere eseguito su colture di epitelio respiratorio primario e può essere esteso anche a campioni respiratori di volontari sani.

Questo progetto analizzerà i profili di espressione genica a livello di singola cellula (single cell RNAseq) in volontari con broncopneumopatia cronica ostruttiva, fibrosi polmonare interstiziale e rispetto a soggetti sani della stessa età. Le modalità tecniche dei campioni saranno spazzolamento e biopsie delle vie aeree per l'analisi diretta dei campioni. Questo approccio sarà integrato da una coltura dell'interfaccia aria-liquido per consentire l'analisi secondaria in RNAseq di singola cellula e la mappatura tridimensionale della distribuzione di queste cellule con analisi in situ di singola cellula.

Grazie a campionamenti a più livelli dell'albero respiratorio (naso, bronchioli, bronchioli), le variazioni di espressione cellulare e genica lungo l'asse tracheobronchiale saranno documentate in modo esaustivo in soggetti di diverse età, sani o affetti da patologie quali broncopneumopatia cronica ostruttiva e interstiziale fibrosi polmonare. Questi dati serviranno come riferimenti mondiali per confronti in diversi contesti fisiologici e patologici.