COPD를 치료하기 위한 조직 공학 접근법

만성폐쇄성폐질환(COPD)은 현재 1조3000억 파운드(1)의 연간 관련 전 세계 의료 비용으로 세 번째 주요 사망 원인으로 평가되고 있습니다. 이환율과 사망률이 높은 응급 병원 입원의 두 번째로 흔한 원인입니다. COPD는 폐 기능의 점진적인 상실을 초래하여 호흡 부전으로 이어집니다. 이러한 폐 기능 상실은 반복적인 염증 주기와 폐기종으로 이어지는 실질 반흔과 관련이 있습니다. 이것은 효과적인 가스 교환에 필수적인 폐포 모세관 기능 단위의 손실과 섬유 조직의 축적과 함께 섬세한 실질 구조의 붕괴와 폐 리모델링의 결과입니다. 거시적으로 폐는 더 뻣뻣해지고 생리학적 흡입/호기 호흡 주기를 통해 환자를 지탱할 수 없게 됩니다(2).

폐기종의 존재는 또한 손상된 세기관지 및 폐포 대신에 공기 주머니가 형성되어 다음 흡입을 위한 가용 부피를 감소시키기 때문에 폐 탄성 반동의 손실을 초래합니다. 호기 중 기도의 허탈은 폐용적을 증가시켜 과팽창과 가스 포획을 유발합니다. 환자는 숨가쁨 증가, 운동 내성 감소 및 삶의 질 저하와 함께 점진적으로 증상이 나타납니다.

폐기종에 대한 약리학적 치료 옵션은 제한적입니다. 현재 치료법은 기류 제한 개선, 기도 염증 감소 및 악화 감소를 목표로 하지만 폐 손상을 역전시키지는 않습니다(3). 폐 이식 및 폐용적 감소 수술(LVRS)은 중증 폐기종이 있는 일부 소수의 환자에게 제공됩니다. 밸브를 사용한 비침습적 내시경 기계 치료의 최근 도입은 심각하게 손상된 폐 용적을 줄이고 코일이 탄성 폐 반동을 개선하는 동안 건강한 조직으로 공기를 리디렉션합니다(4, 5). 그러나 이러한 개입은 생존을 향상시키지 않습니다.

실험실 내에서 수행된 이전 연구에서는 하이드로겔/엘라스틴 기반 구조물이 폐 섬유아세포를 뿌렸을 때 폐포 벽의 기계적 값과 일치하는 기계적 값을 달성할 수 있음을 확인했습니다(1). 이것은 공기 주머니 변위 및 국소 통합을 통해 그리고 궁극적으로 국소 폐 구조의 재생을 통해 기종성 폐의 기계적 무결성을 복원하는 데 조직 공학 구조(TEC)를 사용할 수 있는지에 대한 흥미로운 질문을 제기합니다.

위에서 설명한 작업과 결합하여 최근의 관찰은 이전에 오해되었지만 생리학적으로 중요한 폐 조직이 폐렴이나 급성 호흡 곤란 증후군과 같은 급성 질환에 이어 재생되는 능력의 이면에 있는 메커니즘을 자세히 설명하는 데 어느 정도 도움이 되었습니다(6). 핵심은 Trp63(p63)과 Keratin 5(Krt5)를 공동 발현하는 원위 기도 줄기 세포 집단에 있는 것으로 보입니다. 이러한 DASCp63/Krt5 세포는 유형 I 및 II 폐세포 및 세기관지 분비 세포와 같은 계통을 포함하여 분화 능력을 입증한 폐 손상 부위로 이동하는 것으로 보입니다. 만성 폐 질환에 대한 우리의 이해와 미래의 세포 기반 치료법의 설계에 있어 이러한 세포가 병든 폐 조직에 존재하고 휴면 상태로 남아 있는지 또는 아직 알려지지 않은 메커니즘을 통해 손실되는지 여부가 중요합니다.