Vävnadstekniska metoder för att behandla KOL

Kronisk obstruktiv lungsjukdom (KOL) rankas för närvarande som den tredje vanligaste dödsorsaken med en årlig associerad global sjukvårdskostnad på 1,3 biljoner pund (1). Det är den näst vanligaste orsaken till akuta sjukhusinläggningar med hög sjuklighet och dödlighet. KOL resulterar i en progressiv förlust av lungfunktion, vilket leder till andningssvikt. Denna förlust av lungfunktion är associerad med repetitiva cykler av inflammation och parenkymala ärrbildningar som leder till utvecklingen av emfysem. Detta är en konsekvens av nedbrytningen av de ömtåliga parenkymala strukturerna och lungombyggnad, med ansamling av fibrös vävnad och förlust av de alveolära-kapillärfunktionella enheterna som är nödvändiga för effektivt gasutbyte. Makroskopiskt blir lungorna stelare och oförmögna att stödja patienten genom de fysiologiska inandnings-/utandningscyklerna (2).

Förekomsten av emfysem resulterar också i förlust av lungelastisk rekyl då luftfickor bildas i stället för skadade bronkioler och alveoler, vilket minskar den tillgängliga volymen för nästa inandning. Kollapsen av luftvägarna under utandning leder till ökade lungvolymer som orsakar hyperinflation och gasinstängning. Patienterna blir progressivt symtomatiska med ökande andfåddhet, minskad träningstolerans och dålig livskvalitet.

De farmakologiska behandlingsalternativen för emfysem är begränsade; nuvarande terapi syftar till att förbättra luftflödesbegränsningen, minska luftvägsinflammation och minska exacerbationer, men vänder inte lungskador (3). Lungtransplantation och lungvolymreduktion (LVRS) är tillgänglig för en utvald minoritet av patienter med svår emfysem. Den senaste introduktionen av icke-invasiv endoskopisk mekanisk behandling med Valves minskar allvarligt skadad lungvolym och omdirigerar luft till den friskare vävnaden medan Coils förbättrar den elastiska lungrekylen (4, 5). Dessa ingrepp förbättrar dock inte överlevnaden.

Tidigare arbete utfört inom våra laboratorier har fastställt att hydrogel/elastinbaserade konstruktioner kan uppnå mekaniska värden som överensstämmer med de för alveolväggen när de sås med lungfibroblaster (1). Detta väcker den spännande frågan om huruvida vävnadskonstruerade konstruktioner (TEC) skulle kunna användas för att återställa mekanisk integritet hos den emfysematösa lungan, via luftfickaförskjutning och lokal integration, och i slutändan genom regenerering av lokal lungarkitektur.

Tillsammans med det ovan beskrivna arbetet gick en nyligen genomförd observation en bit till att beskriva mekanismen bakom den tidigare missförstådda, men fysiologiskt kritiska, förmågan för lungvävnad att regenerera efter en akut sjukdom som lunginflammation eller akut andnödsyndrom (6). Nyckeln verkar ligga hos en population av distala luftvägsstamceller som samuttrycker Trp63 (p63) och Keratin 5 (Krt5). Dessa DASCp63/Krt5-celler verkar migrera till skadeställen i lungan där de har visat differentieringskapacitet inklusive härstamningar såsom typ I- och II-pneumocyter och bronkiolära sekretoriska celler. Det är avgörande för vår förståelse av kroniska lungsjukdomar och design av framtida cellbaserade terapier, oavsett om dessa celler förblir närvarande och vilande i sjuk lungvävnad eller förloras genom ännu okända mekanismer.