喫煙による気道基底細胞機能の EGF 依存性再プログラミング

気道上皮は、繊毛細胞、分泌細胞、未分化円柱細胞、基底細胞 (BC) を含む 4 つの主要な細胞型で構成されています。 慢性閉塞性肺疾患（COPD）や肺がんなどの喫煙誘発性肺疾患の発症に関連する最も初期の変化は、BC過形成、扁平上皮化生、粘液細胞過形成および化生、繊毛細胞構造の損傷などを含む気道上皮で起こります。機能、クララ細胞の喪失、および接合障壁の損傷による上皮透過性の増加。 私たちは、これらの変化の根本は、自己再生して繊毛細胞と分泌細胞に分化できる幹/前駆細胞集団であるBCの喫煙誘発性の混乱であると仮説を立てています。 私たちの研究室で確立された技術を使用して、ヒト気道上皮から純粋なBC集団を培養し、気液界面でこれらのBCの分化を誘導し、完全に分化した気道上皮のトランスクリプトームと比較して精製BCのトランスクリプトームを評価しました。データは次のことを示しています: (1) 気道BCは、上皮成長因子受容体(EGFR)の高発現を含む、幹細胞/前駆細胞の機能に関連する明確な遺伝子発現サインを示します。 (2) 健康な喫煙者の気道BCは、非喫煙者と比較して異なる遺伝子発現パターンを有しており、細胞周期および分化関連遺伝子の増殖および下方制御に関連する機能カテゴリーが豊富である。 (3) BC および分化細胞における構成的な EGF 発現はかろうじて検出可能ですが、喫煙は in vivo で気道上皮の分化細胞における EGF 発現を選択的に上方制御します。 これらのデータと、EGFRシグナル伝達が気道上皮における細胞増殖と分化の調節において中心的な役割を果たしているという知識に基づいて、この提案の中心的な概念は、分化した細胞による喫煙誘発性の発現が、分子構造を変化させるEGFRを介してBCを活性化するということである。気道BCの表現型と、正常な分化した気道上皮を生成する能力の障害。 この概念を評価するために、次の目的に取り組みます。

目標1. EGFによる健康な非喫煙者の気道BCの刺激が、喫煙に関連する表現型に関連する遺伝子および経路を誘導するかどうかを決定する。 BC過形成、扁平上皮化生、粘膜化生、異常な繊毛、クララ細胞数の減少、接合部の完全性の低下。

目的 2. 健康な非喫煙者の気道 BC を EGF で刺激すると、気液界面培養における BC 分化が変化し、喫煙に関連した表現型が生成されるという仮説を検証すること (目的 1 を参照)。

目的 3. タバコの煙抽出物に心尖部を曝露すると、健康な非喫煙者の BC 由来の分化した気道上皮細胞が、心尖部上清中に増加した量の EGF を放出し、これにより健康な非喫煙者の BC が正常な分化した気道を生成する能力が変化するという仮説を検証すること。気道上皮、およびこの上清中の EGF をブロックするとこの効果がなくなると考えられます。