Os espaços aéreos do sistema respiratório humano podem ser amplamente divididos em zonas de condução e respiratória que mediam o transporte de gases e sua subsequente troca através da barreira epitelial-microvascular, respectivamente. As vias aéreas condutoras incluem traqueia, brônquios, brônquios e brônquios terminais, enquanto os espaços de ar respiratório incluem brônquios respiratórios, dutos alveolares e alvéolos. O revestimento epitelial desses espaços aéreos muda na composição ao longo do eixo proximo-distal para acomodar os requisitos únicos de cada zona funcionalmente distinta. O epitélio pseudoesstratificado das vias aéreas traqueo-brônquico é composto por três tipos de células principais, basal, secreto e ciliado, além dos tipos celulares menos abundantes, incluindo escova, neuroendócrina e ionócito 1,2,3. As vias aéreas bronquiolares abrigam tipos de células epiteliais morfologicamente semelhantes, embora haja distinções em suas propriedades abundantes e funcionais. Por exemplo, as células basais são menos abundantes dentro das vias aéreas bronquiolares, e as células secretas incluem uma maior proporção de células de clube versus células de cálice e cálice que predominam nas vias aéreas traqueo-brônquicas. As células epiteliais da zona respiratória incluem um tipo de célula cuboidal mal definida em brônquios respiratórios, além de células alveolares tipo I (ATI) e tipo II (ATII) de dutos alveolares e alveoli 1,4.
A identidade dos tipos de células epiteliais e progenitoras que contribuem para a manutenção e renovação da epitelial em cada zona são incompletamente descritas e em grande parte inferidas a partir de estudos em modelos animais 5,6,7,8. Estudos em camundongos têm mostrado que ou células basais de vias aéreas pseudoestratificadas, ou células de clubes de vias aéreas bronquiolares ou células ATII do epitélio alveolar, servem como células-tronco epiteliais baseadas na capacidade de autoconexação ilimitada e diferenciação multipotente 7,9,10,11,12 . Apesar da incapacidade de realizar estudos de rastreamento de linhagem genética para avaliar a origem dos tipos de células epiteliais pulmonares humanas, a disponibilidade de modelos de cultura baseados em organoides para avaliar o potencial funcional das células-tronco epiteliais e progenitoras fornece uma ferramenta para estudos comparativos entre camundongos ehumanos 13,14,15,16,17.
Descrevemos métodos para o isolamento de tipos de células epiteliais de diferentes regiões do pulmão humano e sua cultura usando um sistema organoide 3D para recapitular os tipos de células regionais. Métodos semelhantes foram desenvolvidos para a análise funcional e modelagem de doenças de células epiteliais de outros sistemas de órgãos 18,19,20,21. Esses métodos fornecem uma plataforma para a identificação de células progenitoras epiteliais regionais, para realizar estudos mecanicistas investigando sua regulação e microambiente, e para permitir a modelagem de doenças e descoberta de medicamentos. Embora estudos de células progenitoras epiteliais pulmonares realizados em modelos animais possam se beneficiar da análise, seja in vivo ou in vitro, insights sobre a identidade das células progenitoras epiteliais pulmonares humanas têm sido em grande parte dependentes da extrapolação de organismos modelo. Como tal, esses métodos fornecem uma ponte para relacionar a identidade e o comportamento dos tipos de células epiteliais pulmonares humanas com seus estudos investigando a regulação de células-tronco/progenitoras.