I ricercatori del Weill Cornell Medical College hanno ricevuto una sovvenzione di 6,5 milioni di dollari dal National Heart, Lung e Blood Institute per condurre un progetto di ricerca di 5 anni sui cambiamenti metabolici che si verificano nelle cellule epiteliali polmonari nei pazienti affetti da malattia polmonare ostruttiva cronica (BPCO) a causa del fumo di sigaretta. Il team si propone anche di indagare quali fumatori di sigarette presentano il più alto rischio di sviluppare la BPCO e cercare di identificare nuovi biomarcatori utili nello sviluppo di terapie innovative per la malattia.
Nonostante il fumo rappresenti una delle principali cause di patologie come la BPCO, ed essendo la quarta causa di morte nel mondo, un quinto della popolazione adulta continua a fumare. Ad ogni inalazione, i polmoni sono esposti a centinaia di miliardi di ossidanti e oltre 4.000 composti chimici. Attualmente, non esiste una cura per la BPCO e non sono disponibili biomarcatori in grado di diagnosticare precocemente la malattia. L’unico trattamento attualmente disponibile per chi soffre di BPCO è l’ossigenoterapia.
Il dott. Ronald G. Crystal, ricercatore principale e presidente della medicina genetica presso il Weill Cornell Medical College, afferma:
«Il 20% dei fumatori è colpito da BPCO, quindi è fondamentale identificare chi è a maggior rischio e perché. Comprendere meglio la biologia di base della BPCO e i cambiamenti metabolici indotti dal fumo di sigaretta nelle cellule epiteliali delle vie aeree ci aiuterà a gestire in modo efficace questo importante problema di salute. Queste informazioni possono essere utilizzate per sviluppare nuovi metodi per proteggere i polmoni.»
I pazienti che sviluppano BPCO a causa del fumo spesso manifestano mancanza di respiro, e il grave restringimento delle vie aeree all’interno del polmone porta a una significativa perdita della funzionalità polmonare. La BPCO è anche correlata alla progressione della «ciliopatia».
La maggior parte delle cellule epiteliali nelle vie aeree polmonari è costituita da ciglia, cellule fondamentali per mantenere la salute polmonare, responsabili del trasporto di muco e patogeni inalati, come batteri, dalle vie aeree e all’esterno dei polmoni, per prevenire infezioni. La ciliopatia è una disfunzione cellulare che si verifica all’interno delle cellule epiteliali delle vie aeree, portando all’accumulo di muco, all’accorciamento delle ciglia e a una ridotta risposta immunitaria contro le infezioni.
Il dott. Steven S. Gross, co-principale ricercatore e professore di farmacologia, spiega:
«La ciliopatia si manifesta molto prima che si presentino segni clinici di BPCO indotta dal fumo, ma le cause sottostanti della ciliopatia nei fumatori rimangono sconosciute. Il nostro studio mira a colmare questa lacuna di conoscenze e identificare i fattori scatenanti della ciliopatia nei fumatori con BPCO.»
Secondo i ricercatori, l’ipotesi della ciliopatia è legata allo stress ossidativo: i depositi di fumo sulle cellule epiteliali delle vie aeree e la BPCO indotta dal fumo sono associati a un metabolismo alterato nel tessuto polmonare e nel siero. Si ritiene che il profiling dei metaboliti nei biofluidi dei pazienti con BPCO possa fornire una comprensione più chiara dei meccanismi molecolari che guidano lo sviluppo della ciliopatia e la patogenicità della BPCO.
Il dott. Crystal afferma: «Un biomarker per la BPCO sarebbe utile per identificare i fumatori a rischio di sviluppare la malattia. Il successo di questo studio rappresenterebbe un passo fondamentale nello sviluppo di nuovi approcci per lo screening e il trattamento dei pazienti con BPCO.»
Per il loro nuovo progetto di ricerca, il team utilizzerà per la prima volta la metabolomica per identificare, esaminare e valutare le variazioni anormali nel metabolismo e nei metaboliti delle cellule epiteliali polmonari nella BPCO. Analizzeranno migliaia di piccole molecole, misurando i cambiamenti nell’espressione dei metaboliti attraverso le più avanzate tecnologie di spettrometria di massa, per supportare il profilo metabolico globale dei campioni di siero e tessuto di pazienti con BPCO. Il metabolismo cellulare comprende una serie di reazioni chimiche che avvengono all’interno della cellula, mentre i metaboliti sono i piccoli prodotti molecolari coinvolti in tutti gli aspetti della funzione cellulare.
Il dott. Gross aggiunge: «L’uso della metabolomica rappresenta un approccio innovativo per scoprire come le cellule epiteliali delle vie aeree siano alterate dal fumo e come ciò possa portare alla BPCO. Il profilo metabolico globale offre una via inesplorata per definire quali percorsi biochimici siano specificamente alterati nei fumatori con BPCO.»
I ricercatori combineranno anche la profilazione metabolica con studi in vitro su soggetti umani e sull’epitelio murino delle vie aeree. Nello studio analizzeranno il siero, il liquido di rivestimento epiteliale polmonare e i campioni di epitelio delle vie aeree da soggetti umani, insieme a un’ampia coorte di campioni clinici di test, confrontando i dati tra diverse popolazioni, tra cui fumatori, non fumatori, fumatori con e senza BPCO e fumatori con BPCO che hanno smesso di fumare.
### Nuove Scoperte nella Ricerca sulla BPCO
Negli ultimi anni, la ricerca sulla BPCO ha fatto significativi progressi, con studi che hanno rivelato importanti correlazioni tra il fumo e lo sviluppo di patologie polmonari. Uno studio recente ha evidenziato che il 30% dei fumatori sviluppa sintomi respiratori significativi entro 10 anni dall’inizio del fumo regolare. Inoltre, la ricerca ha dimostrato che i biomarcatori specifici nel sangue potrebbero identificare i fumatori a rischio di BPCO con un’accuratezza superiore all’80%.
Recenti scoperte nel campo della metabolomica hanno permesso di identificare nuovi metaboliti associati all’infiammazione polmonare, aprendo nuove strade per lo sviluppo di terapie mirate. Questi metaboliti potrebbero diventare cruciali per monitorare l’efficacia dei trattamenti e per personalizzare le strategie terapeutiche per i pazienti affetti da BPCO.
Infine, le nuove tecnologie di imaging polmonare stanno emergendo come strumenti promettenti per la diagnosi precoce della BPCO, permettendo di visualizzare i cambiamenti strutturali nei polmoni prima che i sintomi diventino evidenti. Queste innovazioni rappresentano un passo avanti fondamentale nella lotta contro questa malattia devastante, migliorando le prospettive di vita per milioni di fumatori.
Scritto da Petra Rattue
