חוקרים מאוניברסיטת ברצלונה והמכון למחקר ביו-רפואי אוגוסט Pi y Sunyer (IDIBAPS) הראו כי חלבון IGFBP3 ממלא תפקיד רלוונטי בהתפתחות הריאות האנושית. תוצאות המחקר, שהשתמש באורגנואידים שמקורם בריאות עובריות, פותחות נקודות מבט חדשות על האופן שבו איבר זה מתפתח ומניחות את היסודות לאסטרטגיות עתידיות הן למניעה והן לטיפול במחלות ריאה, במיוחד בפתולוגיות נשימתיות של יילודים. המחקר, שפורסם בכתב העת מחקר וטיפול בתאי גזעבהובלת אלפונס נבארו, פרופסור בפקולטה לרפואה ומדעי הבריאות של ה-UB וחוקר קבוצת המחקר IDIBAPS בנושא דלקות ותיקון במחלות נשימה.
חלבון מפתח באיזון בין פלוריפוטנטיות והתמיינות תאים
IGFBP3 היא מולקולה שנחקרה בהרחבה הן בתהליכים פתולוגיים – כגון סרטן – והן בתהליכים פיזיולוגיים, והיא מעורבת בוויסות שגשוג תאים, התמיינות והישרדות. המחקר החדש חשף היבט שלא היה ידוע קודם לכן: חשיבותו של חלבון זה במהלך עוברי ריאות אנושיים. כפי שמליסה אקוסטה-פלסנסיה, חוקרת ב-UB והמחברת הראשונה של המאמר יחד עם ג'ואן ג'יי קסטלנו, גם היא חוקרת, מסבירה, "חלבון זה עוזר לשמור על תאי אפיתל ריאות – אלה המכסים את פני השטח הפנימיים של הריאות – במצב לא מובחן", כלומר, זה מאפשר להם לשמור על יכולתם להתפתח לסוגי תאים שונים.
ככל שהריאה מתפתחת, יש להפחית את ביטוי IGFBP3 כדי להתרחש התמיינות תאים, תהליך הכרחי ליצירת רקמת ריאה תקינה. "עם התקדמות העובר, צריך להשתיק את החלבון הזה, מה שאומר לנו שזה המפתח לשמור על תאי גזע בריאות", מוסיף החוקר.
המחקר גם תיאר את האינטראקציה בין IGFBP3 ל-miR-34a, מולקולה דמוית מיקרו-RNA הממלאת תפקיד מכריע בבקרה של ביטוי גנים. משבוע 8 להתפתחות הריאות, מולקולה זו פועלת על ידי עיכוב ייצור IGFBP3 במזנכים הריאה ולאחר מכן באפיתל כדי להקל על התמיינות התאים הנדרשת בשלב זה של תהליך הפיתוח.
הדמיית התפתחות ריאות באמצעות אורגנואידים
המחקר בוצע הודות ליצירת והקמת אורגנואידים שמקורם מריאות עובריות בין ה-8ה' ו-12ה' שבוע של התפתחות אנושית, אשר משכפלים את האיבר הזה ברמה המולקולרית והתאית. "במחקר שלנו, ראינו שביטוי גנים IGFBP3 היה קשור לתאי אבות ריאות עובריים. לכן, היינו צריכים מודל במבחנה שיוכל לשחזר את הביטוי הזה", אומר החוקר.
האורגנואידים, המבוססים על תאי גזע פלוריפוטנטיים, משכפלים בתלת מימד רקמה ספציפית, במקרה זה רירית הריאה, שניתן ליצור איתה אינטראקציה ברמות שונות. "לפיכך, הצלחנו להפעיל תהליכי התמיינות תאים או להשתיק גנים ספציפיים כדי להעריך את ההשפעות שלהם על התפתחות הריאות"הוא מסביר.
בנוסף, השימוש בעוברים אנושיים במחקר זה הוביל לתוצאות "הרבה יותר מדויקות ורלוונטיות מבחינה ביו-רפואית" להבנת התפתחות הריאות האנושית מאשר אלו שהתקבלו במודלים של בעלי חיים. "למרות שמודלים של בעלי חיים שימושיים להבנת היבטים מסוימים של התפתחות, ישנם הבדלים מרכזיים במבנה, בתפקוד ומעל לכל, בזמן הפיתוח בין מינים", הם מוסיפים.
השלכות טיפוליות בפתולוגיות נשימתיות וסרטן ריאות
למרות שעדיין נדרשים מחקרים נוספים כדי לדבר על יישומים קליניים, התוצאות של עבודה זו פותחות אפיקים חדשים להבנה טובה יותר של מחלות או מצבי נשימה, במיוחד בפגים, כגון היפופלזיה ריאתית, אנומליה מולדת של התפתחות הריאות שבה הריאות העובריות. לא מתפתח במלואו, וכתוצאה מכך הפחתה במספר ובגודל של המכתשים. "הבנה כיצד miR-34a מווסת את ביטוי IGFBP3 עשויה להקל על פיתוח עתידי של טיפולים ממוקדים המקדמים צמיחה תקינה של המכתשית ומשפרים את תפקוד הריאות ביילודים עם מצב זה", הם מסכמים.
ברמה האונקולוגית, ל-IGFBP3 יכול להיות גם תפקיד רלוונטי בסרטן ריאות, במיוחד ביחס לתאי גזע סרטניים. "ראינו שרמות גבוהות של IGFBP3 ברקמת גידול ריאות מתואמות עם פרוגנוזה גרועה יותר בשלבים מוקדמים של המחלה. לכן, יהיה מעניין לחקור האם אפנון IGFBP3 יכול להשפיע על ההתמיינות של תאי גזע סרטניים אלה, להאט את יכולתם להגירה, פלישה וצמיחה גרורתית", אומרים החוקרים, שמתקדמים בקו המחקר הזה עם אורגנואידים שמקורם בחולי סרטן ריאות.
