Przewlekła obturacyjna choroba płuc (POChP) to niejednorodna choroba płuc o złożonej charakterystyce, podczas gdy pacjenci z POChP stopniowo stają się młodsi1. Palenie tytoniu, główny czynnik ryzyka POChP2, ma ogromny wpływ na komórki nabłonka dróg oddechowych, które służą jako początkowa bariera przed dymem tytoniowym. Pomimo tego znanego związku, szczegółowe mechanizmy, za pomocą których dym tytoniowy indukuje zmiany w komórkach nabłonka dróg oddechowych, pozostają niewystarczająco zbadane. Dokładne zrozumienie tych zmian molekularnych jest niezbędne do identyfikacji wczesnych markerów diagnostycznych i celów terapeutycznych POChP.
Aby wypełnić tę lukę, opracowaliśmy nowy model in vitro wykorzystujący mysie komórki nabłonka dróg oddechowych. Komórki te poddano długotrwałej stymulacji ekstraktem z dymu papierosowego (CSE), co umożliwiło nam monitorowanie dynamicznych zmian komórkowych i badanie zmian w komórkach nabłonka dróg oddechowych pod wpływem długotrwałej stymulacji tytoniem oraz mechanizmu leżącego u ich podstaw. W tym modelu transwell zastosowano w celu zapewnienia granicy faz powietrze-ciecz komórek nabłonka dróg oddechowych, a ekstrakt z dymu papierosowego był stymulowany we wczesnym etapie różnicowania komórek nabłonka aż do końca różnicowania po 28 dniach. Wcześniejsze badania dotyczyły jedynie różnicowania i krótkotrwałej stymulacji komórek nabłonka dróg oddechowych (dominacja linii komórkowej). Były one ograniczone do jednej ścieżki regulacyjnej3,4,5,6. Jednak przedstawiony tutaj protokół wykorzystuje pierwotne komórki nabłonka dróg oddechowych myszy i optymalizuje proces ekstrakcji komórek w celu uzyskania lepszej aktywności komórek niż poprzednie metody hodowli komórek nabłonka dróg oddechowych. Model ten koncentruje się na zmianach w różnicowaniu komórkowym wraz z kompleksowymi analizami transkryptomicznymi, proteomicznymi, metabolomicznymi i epigenomicznymi. Wykorzystując immunofluorescencję i zaawansowane techniki multiomiczne, naszym celem było wyjaśnienie odpowiedzi komórkowych komórek nabłonka dróg oddechowych na przewlekłą ekspozycję na dym tytoniowy, przyczyniając się w ten sposób do głębszego zrozumienia patogenezy POChP. Model ten może być wykorzystany do zbadania zmian we wzorcu różnicowania komórek nabłonka dróg oddechowych i jego mechanizmu spowodowanego długotrwałą stymulacją różnych zanieczyszczeń.