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 “in pazienti con malattia polmonare ostruttiva cronica ( COPD) pazienti a causa del fumo di sigaretta. Il team avrà anche lo scopo di indagare su quali fumatori di sigarette hanno il più alto rischio di sviluppare la BPCO e cercare di identificare nuovi biomarcatori che saranno di beneficio nello sviluppo di nuove terapie per la malattia.
Anche se il fumo è una delle principali cause di malattia, come la BPCO, ed è la quarta causa più elevata di mortalità, un quinto della popolazione adulta continua a fumare, e ad ogni inalazione i polmoni sono gravati da un centinaio di miliardi di ossidanti e oltre 4.000 composti chimici. Non esiste ancora una cura per la BPCO e nessun biomarker in grado di diagnosticare precocemente la malattia. L’unico trattamento disponibile per chi soffre di BPCO è l’ossigenoterapia.
Ricercatore leader, il dott. Ronald G. Crystal, presidente della medicina genetica presso il Weill Cornell Medical College, dichiara:
“Il 20% dei fumatori è affetto da BPCO, quindi è fondamentale identificare chi è a rischio maggiore e perché: ottenere una migliore comprensione della biologia di base della BPCO e dei cambiamenti metabolici forzati dal fumo di sigaretta alle cellule epiteliali delle vie aeree ci aiuterà a gestire efficacemente questo importante problema di salute: possiamo usare queste informazioni per sviluppare nuovi modi di proteggere i polmoni “.
I pazienti che hanno sviluppato BPCO a causa del fumo sono spesso a corto di fiato e il grave restringimento delle vie aeree all’interno del polmone si traduce in una perdita della funzione polmonare. La BPCO è anche legata alla progressione della “ciliopatia”.
La maggior parte delle cellule epiteliali nelle vie aeree del polmone sono costituite da cilia, cioè cellule importanti per mantenere un polmone sano, che sono di vitale importanza nel trasporto del muco e di eventuali patogeni inalati come i batteri, le vie aeree e fuori dai polmoni per prevenire l’infezione. La ciliopatia è una disfunzione cellulare all’interno delle cellule epiteliali delle vie aeree, che porta all’accumulo di muco, alle cellule ciglia accorciate e alle difese immunitarie contro l’infezione.
Co-principale ricercatore, il Dr. Steven S. Gross, professore di farmacologia e direttore del Mass Spectrometry Facility di Weill Cornell spiega:
“La Ciliopatia si verifica molto prima che ci siano segni clinici di BPCO indotta dal fumo, ma la genesi alla base della ciliopatia delle vie aeree da fumo è sconosciuta L’obiettivo del nostro studio è colmare questa lacuna di conoscenze e identificare ciò che guida esattamente la ciliopatia nei fumatori BPCO.”
Secondo i ricercatori, l’ipotesi della ciliopatia è associata allo stress ossidante secondo cui i depositi di fumo sulle cellule epiteliali delle vie aeree e la BPCO indotta dal fumo sono legati a un mutato metabolismo nel tessuto polmonare e nel siero. Ritengono che i metaboliti di profiling nei biofluidi dei pazienti con BPCO offriranno una migliore comprensione dei meccanismi molecolari alla base dello sviluppo della ciliopatia e della patogenicità della BPCO.
Il Dott. Crystal afferma: “Un biomarker per la BPCO sarebbe utile per identificare i fumatori che svilupperanno la BPCO. Il successo di questo studio sarebbe un passo importante 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 per la BPCO nelle vie aeree delle cellule epiteliali del polmone. Esamineranno migliaia di piccole molecole, misurando i cambiamenti nell’espressione dei metaboliti utilizzando la più avanzata tecnologia basata sulla spettrometria di massa per aiutare nel metabolismo globale che profila i campioni di siero polmonare e tessuto dei pazienti con BPCO. Il metabolismo cellulare è varie reazioni chimiche che avvengono all’interno della cellula, mentre i metaboliti sono i loro piccoli prodotti molecolari, che sono coinvolti in tutti gli aspetti della funzione cellulare.
Il Dr. Gross afferma: “L’uso della metabolomica è un nuovo approccio potente per scoprire come le cellule epiteliali delle vie aeree sono disturbate dal fumo e come ciò possa portare alla BPCO. Il profilo del metabolita globale rappresenta una via non sfruttata per definire quali percorsi biochimici sono 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 ei campioni di epitelio delle vie aeree da soggetti di ricerca umani, oltre a un’ampia coorte di campioni di test clinici umani su casse e li confronteranno a diversi tipi di popolazioni, tra cui fumatori, non fumatori, fumatori con e senza COPD fumatori e fumatori con BPCO che hanno smesso di fumare.
Scritto da Petra Rattue
