Células inmunitarias que moldean el pulmón antes de nacer: nueva vía para crear terapias contra la EPOC

Los investigadores han descubierto que las células inmunitarias desempeñan un papel activo e íntimo en la dirección del crecimiento del tejido pulmonar humano durante el desarrollo, lo que revoluciona la comprensión del desarrollo pulmonar temprano y del papel de las células inmunitarias fuera de la inmunidad y ofrece nuevas perspectivas para comprender y tratar afecciones respiratorias como la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC).

El trabajo, publicado en la revista Science Immunology, revela una sorprendente coordinación entre los sistemas inmunitario y respiratorio, mucho antes en el desarrollo de lo que se pensaba, según sus autores. Este descubrimiento plantea interrogantes sobre el posible papel de las células inmunitarias en otros órganos del cuerpo en desarrollo. Las afecciones respiratorias son responsables de casi el 20% de todas las muertes de niños menores de cinco años en el mundo.

Investigadores del Instituto Wellcome Sanger, el University College de Londres (UCL) y sus colaboradores del Instituto Europeo de Bioinformática del EMBL utilizaron tecnologías unicelulares avanzadas para cartografiar el desarrollo de las primeras células inmunitarias pulmonares humanas a lo largo del tiempo.

Este estudio ha creado un atlas de células inmunitarias del pulmón en desarrollo, el primero de su clase. Forma parte de la iniciativa internacional Human Cell Atlas, que está cartografiando todos los tipos de células del cuerpo humano para transformar nuestra comprensión de la salud, la infección y la enfermedad. Sus resultados ayudarán a esclarecer los mecanismos que subyacen a las enfermedades pulmonares infantiles.

Las células inmunitarias constituyen una parte sustancial de las vías respiratorias y los pulmones maduros, que tienen funciones críticas de intercambio gaseoso y barrera, proporcionando protección contra las infecciones de las vías respiratorias. Sin embargo, las funciones de las células inmunitarias en el órgano en desarrollo han permanecido inexploradas en comparación con los tipos de células estructurales o de revestimiento. Descubrimientos recientes confirman la presencia de células inmunitarias en los pulmones humanos a partir de las cinco semanas de desarrollo.

Para averiguar si el sistema inmunitario puede influir en el crecimiento de los pulmones, el equipo estudió las células inmunitarias de los pulmones humanos precoces entre las semanas 5 y 22 de desarrollo. Utilizaron varias técnicas, como la secuenciación unicelular y experimentos con cultivos de células pulmonares, para ver si las células inmunitarias podían afectar al desarrollo de las células pulmonares.

Identificaron reguladores clave del desarrollo pulmonar, como las moléculas de señalización IL-1beta e IL-13, que facilitan la coordinación de las células madre pulmonares que se diferencian en tipos celulares maduros especializados.

Los investigadores detectaron una infiltración de células inmunitarias innatas, seguidas de células inmunitarias adaptativas. Las células innatas incluían células linfoides innatas (CLI), células natural killer (NK), células mieloides y células progenitoras. En cuanto a las células inmunitarias adaptativas, además de células T, se detectaron células de linaje B tanto en desarrollo como maduras, lo que indica que el entorno pulmonar favorece el desarrollo de células B.

Los hallazgos cambian fundamentalmente la comprensión de las interacciones inmunitarias y epiteliales que son cruciales para la maduración pulmonar fetal. También sugieren que las alteraciones inmunitarias tempranas podrían manifestarse como enfermedades pulmonares pediátricas.

Estos nuevos conocimientos sobre los mecanismos de formación temprana del pulmón también contribuirán al desarrollo de nuevos enfoques terapéuticos para regenerar el tejido pulmonar dañado y restaurar la función pulmonar.

El doctor Peng He y la doctora Jo Barnes, coautores del estudio en el Instituto Wellcome Sanger y el Instituto Europeo de Bioinformática del EMBL, y la División de Medicina de la UCL, respectivamente, explica que, «al adoptar una estrategia centrada en la cartografía del sistema inmunitario, se reveló una relación simbiótica entre las células inmunitarias y los pulmones en desarrollo. Estos conocimientos detallados abren la puerta a posibles terapias regenerativas no sólo en el pulmón, sino en otros órganos humanos vitales», aseguran.

«Ahora sabemos que la diafonía inmune-epitelial es una característica del desarrollo pulmonar temprano -señala el doctor Marko Nikolic, autor principal del estudio en la División de Medicina de la UCL y consultor honorario en medicina respiratoria-. Esta base vital del desarrollo pulmonar sano nos ayudará a comprender qué ocurre cuando los procesos de desarrollo pulmonar se interrumpen, por ejemplo, en los nacimientos prematuros, que pueden provocar deficiencias respiratorias».

Por su parte, la doctora Kerstin Meyer, autora principal del estudio en el Instituto Wellcome Sanger, indica que «a participación activa de las células inmunitarias amplía las posibilidades de comprender y abordar la formación deficiente de los pulmones. Lo más emocionante de este mecanismo es que también podría aplicarse a otros sistemas orgánicos».

Igualmente, la doctora Sarah Teichmann, autora principal del estudio en el Instituto Wellcome Sanger y cofundadora del Atlas de Células Humanas, subraya que «si queremos comprender plenamente las causas profundas de las enfermedades, necesitamos una visión completa de las células en todas las etapas del cuerpo humano. Esta importante contribución hacia un Atlas Celular Humano completo será una valiosa referencia para el estudio de las enfermedades pulmonares», concluye.