Kronik obstrüktif akciğer hastalığı (KOAH), karmaşık özelliklere sahip heterojen bir akciğer rahatsızlığı iken, KOAH'lı hastalar yavaş yavaş daha genç olma eğilimindedir1. KOAH2 için birincil risk faktörü olan sigara, tütün dumanına karşı ilk bariyer görevi gören hava yolu epitel hücreleri üzerinde derin bir etkiye sahiptir. Bilinen bu ilişkiye rağmen, tütün dumanının hava yolu epitel hücrelerinde değişikliklere neden olduğu ayrıntılı mekanizmalar yeterince araştırılmamıştır. Bu moleküler değişikliklerin kapsamlı bir şekilde anlaşılması, KOAH için erken tanı belirteçlerinin ve terapötik hedeflerin belirlenmesi için gereklidir.
Bu boşluğu gidermek için, murin hava yolu epitel hücrelerini kullanarak yeni bir in vitro model geliştirdik. Bu hücreler, sigara dumanı ekstraktı (CSE) ile uzun süreli stimülasyona tabi tutuldu, bu da dinamik hücresel değişiklikleri izlememizi ve uzun süreli tütün stimülasyonu altında hava yolu epitel hücrelerindeki değişiklikleri ve altta yatan mekanizmayı keşfetmemizi sağladı. Bu modelde, hava yolu epitel hücrelerinin hava-sıvı arayüzünü sağlamak için transwell kullanıldı ve sigara dumanı ekstraktı, epitel hücresi farklılaşmasının erken evresinde, 28 günde farklılaşmanın sonuna kadar uyarıldı. Önceki çalışmalarda sadece hava yolu epitel hücrelerinin farklılaşması ve kısa süreli uyarılması (hücre hattı baskınlığı) araştırılmıştır. Tek bir düzenleyici yol 3,4,5,6 ile sınırlıydılar. Bununla birlikte, burada sunulan protokol, birincil fare hava yolu epitel hücrelerini kullanır ve önceki hava yolu epitel hücre kültürü yöntemlerinden daha iyi hücre aktivitesi için hücre ekstraksiyon sürecini optimize eder. Bu model, kapsamlı transkriptomik, proteomik, metabolomik ve epigenomik analizlerin yanı sıra hücresel farklılaşmadaki değişikliklere odaklanmaktadır. İmmünofloresan ve ileri multi-omik teknikler kullanarak, hava yolu epitel hücrelerinin kronik tütün dumanı maruziyetine hücresel yanıtlarını aydınlatmayı ve böylece KOAH patogenezinin daha derin bir şekilde anlaşılmasına katkıda bulunmayı amaçladık. Bu model, hava yolu epitel hücresi farklılaşma paternindeki değişiklikleri ve çeşitli kirleticilerin uzun süreli uyarılmasının neden olduğu mekanizmasını araştırmak için kullanılabilir.