Vevstekniske tilnærminger for å behandle KOLS

Kronisk obstruktiv lungesykdom (KOLS) er for tiden rangert som den tredje ledende dødsårsaken med en årlig assosiert globale helsekostnad på £1,3 billioner (1). Det er den nest vanligste årsaken til akutte sykehusinnleggelser med høy sykelighet og dødelighet. KOLS resulterer i et progressivt tap av lungefunksjon, noe som fører til respirasjonssvikt. Dette tapet av lungefunksjon er assosiert med gjentatte sykluser av betennelse og parenkymal arrdannelse som fører til utvikling av emfysem. Dette er en konsekvens av nedbrytningen av de delikate parenkymstrukturene og lungeremodellering, med akkumulering av fibrøst vev og tap av de alveolære-kapillære funksjonelle enhetene som er avgjørende for effektiv gassutveksling. Makroskopisk blir lungene stivere og ute av stand til å støtte pasienten gjennom de fysiologiske innåndings-/utåndingssyklusene (2).

Tilstedeværelsen av emfysem resulterer også i tap av lungelastisk rekyl ettersom det dannes luftlommer i stedet for skadede bronkioler og alveoler som reduserer det tilgjengelige volumet for neste inhalasjon. Sammenbruddet av luftveiene under utånding fører til økte lungevolumer som forårsaker hyperinflasjon og gassfangst. Pasienter blir gradvis symptomatiske med økende pustevansker, redusert treningstoleranse og dårlig livskvalitet.

De farmakologiske behandlingsmulighetene for emfysem er begrenset; gjeldende terapi tar sikte på å forbedre luftstrømsbegrensning, redusere luftveisbetennelse og redusere eksaserbasjoner, men reverserer ikke lungeskade (3). Lungetransplantasjon og lungevolumreduksjonskirurgi (LVRS) er tilgjengelig for et utvalgt mindretall av pasienter med alvorlig emfysem. Den nylige introduksjonen av ikke-invasiv endoskopisk mekanisk behandling med Valves reduserer alvorlig skadet lungevolum og omdirigerer luft til det sunnere vevet mens Coils forbedrer elastisk lungerecoil (4, 5). Disse intervensjonene forbedrer imidlertid ikke overlevelsen.

Tidligere arbeid utført i våre laboratorier har fastslått at hydrogel/elastin-baserte konstruksjoner kan oppnå mekaniske verdier som samsvarer med de for alveolveggen når de sås med lungefibroblaster (1). Dette reiser det spennende spørsmålet om vevskonstruerte konstruksjoner (TEC) kan brukes til å gjenopprette den mekaniske integriteten til den emfysematøse lungen, via luftlommeforskyvning og lokal integrasjon, og til slutt ved regenerering av lokal lungearkitektur.

Sammen med arbeidet beskrevet ovenfor gikk en nylig observasjon et stykke på vei til å detaljere mekanismen bak den tidligere misforståtte, men fysiologisk kritiske, kapasiteten for lungevev til å regenerere etter akutt sykdom som lungebetennelse eller akutt respiratorisk distress-syndrom (6). Nøkkelen ser ut til å ligge hos en populasjon av distale luftveisstamceller som co-uttrykker Trp63 (p63) og Keratin 5 (Krt5). Disse DASCp63/Krt5-cellene ser ut til å migrere til skadesteder i lungen hvor de har vist differensieringskapasitet inkludert avstamninger som type I og II pneumocytter og bronkiolære sekretoriske celler. Det er avgjørende for vår forståelse av kroniske lungelidelser, og design av fremtidige cellebaserte terapier, enten disse cellene forblir tilstede og sovende i sykt lungevev eller tapt gjennom hittil ukjente mekanismer.