Uno studio sugli organoidi rivela come le cellule Tuft agiscono come cellule staminali inverse dopo un danno intestinale / Organoid Study Reveals How Tuft Cells Act as Reverse Stem Cells After Intestinal Damage

 Uno studio sugli organoidi rivela come le cellule Tuft agiscono come cellule staminali inverse dopo un danno intestinale / Organoid Study Reveals How Tuft Cells Act as Reverse Stem Cells After Intestinal Damage

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Le cellule a ciuffo presenti nell'intestino umano possono sopravvivere a gravi lesioni e fungere da cellule staminali di riserva, favorendo la rigenerazione dei tessuti.

Le cellule a ciuffo intestinali si dividono per creare nuove cellule quando vengono attivate da segnali immunologici. Inoltre, a differenza delle cellule progenitrici e staminali, le cellule a ciuffo possono sopravvivere a gravi lesioni come i danni da irradiazione e contribuire alla rigenerazione dell'epitelio. Questo è ciò che hanno scoperto i ricercatori del  gruppo Organoid  dell'Hubrecht Institute utilizzando intestini umani in miniatura coltivati ​​in laboratorio. I risultati, pubblicati su  Nature  il 2 ottobre 2024, potrebbero avere importanti implicazioni per la rigenerazione del tessuto intestinale dopo un danno.

Il tratto intestinale umano è responsabile dell'assorbimento dei nutrienti e della produzione di ormoni. Inoltre, protegge l'intestino dai patogeni. Queste importanti funzioni sono eseguite da cellule specializzate nell'epitelio, il tessuto che riveste l'intestino. L'epitelio è costituito da diversi tipi di cellule epiteliali specializzate, tra cui le cellule a ciuffo.

Funzione delle cellule a ciuffo

Le cellule a ciuffo sono presenti in tutto il tratto intestinale ed in molti altri organi. La maggior parte delle intuizioni sulla funzione e l'ontologia di queste cellule provengono da ricerche sui topi. Gli studi hanno dimostrato che una categoria specifica di cellule a ciuffo protegge l'intestino dai patogeni. Quando le cellule a ciuffo rilevano la presenza di patogeni, segnalano alle cellule immunitarie e all'epitelio di avviare una forte risposta di difesa. Tuttavia, a causa della mancanza di modelli di ricerca sull'uomo, la funzione delle cellule a ciuffo nel tratto intestinale umano è rimasta sconosciuta.

Intestini in miniatura

Più che una ragione sufficiente per i ricercatori del gruppo Organoid per approfondire la questione utilizzando l'esclusiva tecnologia degli organoidi da loro sviluppata. Hanno coltivato intestini in miniatura in una capsula di vetro, che imitano la funzione degli intestini umani reali. Le strutture, chiamate organoidi, contengono tutti i diversi tipi di cellule intestinali. Lulu Huang, co-primo autore dell'articolo insieme a Jochem Bernink e Amir Giladi, spiega: "Abbiamo utilizzato questi organoidi per monitorare attentamente lo sviluppo e la funzione delle cellule a ciuffo. Inoltre, questo modello ci ha permesso di studiare l'effetto delle radiazioni sulla funzione degli organoidi".

Le cellule a ciuffo fungono da cellule staminali di riserva

Una delle scoperte più importanti fatte dai ricercatori è stata che le cellule a ciuffo possono proliferare quando vengono attivate da segnali immunologici. "Dopo aver ricevuto tali segnali immunologici, le cellule a ciuffo si dividono per creare nuove cellule a ciuffo, che a loro volta possono transdifferenziarsi e generare tutti gli altri tipi di cellule epiteliali. Attraverso questo processo, le cellule a ciuffo possono ripristinare l'intestino ferito", afferma Bernink.

Sopravvivenza dopo i danni

Ciò che è particolarmente impressionante delle cellule a ciuffo è che sopravvivono ai danni causati dall'irradiazione. Laddove le cellule staminali e progenitrici perdono la loro capacità di proliferare dopo tali danni, le cellule a ciuffo possono sopravvivere e generare tutti i diversi tipi di cellule epiteliali intestinali. Huang: "Abbiamo anche coltivato organoidi senza cellule a ciuffo, e questi organoidi non sono stati in grado di riprendersi dai danni da radiazioni". Le cellule a ciuffo, quindi, svolgono un ruolo essenziale nella riparazione del tessuto intestinale in caso di danni.

Rigenerazione dei tessuti

"Le cellule a ciuffo formano sostanzialmente un pool di cellule staminali di riserva nell'intestino umano. Un pool che entra in azione quando si verifica un danno", spiega Bernink. I risultati, pubblicati su Nature, potrebbero avere implicazioni per la medicina rigenerativa, un campo di ricerca che si concentra sulla riparazione ed il ripristino dei tessuti. "Oltre ad ulteriori ricerche sulla funzione rigenerativa esatta delle cellule a ciuffo umane, sarebbe interessante studiare la funzione delle cellule a ciuffo in altri organi, ad esempio nel fegato, nel tratto urinario e nei polmoni", conclude Huang.

ENGLISH

Tuft cells in the human intestine can survive severe injury and act as reserve stem cells, aiding in tissue regeneration.

Intestinal tuft cells divide to make new cells when immunological cues trigger them. Additionally, in contrast to progenitor- and stem cells, tuft cells can survive severe injury such as irradiation damage, and contribute to the epithelium’s regeneration. That is what researchers from the Organoid group of the Hubrecht Institute found using miniature human intestines grown in the lab. The findings, published in Nature on 2 October 2024, may have important implications for the regeneration of intestinal tissue after damage.

The human intestinal tract is responsible for the uptake of nutrients and the production of hormones. Additionally, it protects the gut from pathogens. These important functions are executed by specialized cells in the epithelium, the tissue that lines the intestines. The epithelium consists of different types of specialized epithelial cells, including tuft cells.

Function of tuft cells

Tuft cells are present throughout the intestinal tract as well as in many other organs. Most insights into the function and ontology of these cells come from research with mice. Studies showed that one specific category of tuft cells protects the gut from pathogens. When tuft cells sense the presence of pathogens, they signal to immune cells and to the epithelium to initiate a strong defense response. However, due to a lack of human research models, the function of tuft cells in the human intestinal tract remained unknown.

Miniature intestines

More than enough reason for the researchers from the Organoid group to delve deeper into this matter using the unique organoid technology they developed. They grew miniature intestines in a dish, which mimic the function of actual human intestines. The structures, called organoids, contain all the different intestinal cell types. Lulu Huang, co-first author of the paper together with Jochem Bernink and Amir Giladi, explains: “We used these organoids to carefully monitor the development and function of tuft cells. Moreover, this model enabled us to study the effect of radiation on the function of the organoids.”

Tuft cells act as reserve stem cells

One of the most important discoveries the researchers made was that tuft cells can proliferate when immunological cues trigger them. “Upon receiving such immunological signals, tuft cells divide to make new tuft cells, which can in turn transdifferentiate and generate all other epithelial cell types. Through this process, tuft cells can restore the wounded gut,” says Bernink.

Survival after damage

What is especially impressive about tuft cells is that they survive damage caused by irradiation. Where stem- and progenitor cells lose their ability to proliferate after such damage, tuft cells can survive and generate all different intestinal epithelial cell types. Huang: “We also grew organoids without tuft cells, and these organoids were unable to recover from radiation damage.” Tuft cells, therefore, play an essential role in repairing intestinal tissue upon damage.

Regeneration of tissue

“Tuft cells basically form a pool of reserve stem cells in the human intestines. A pool that is brought to action when damage has occurred,” Bernink explains. The findings, published in Nature, may have implications for regenerative medicine, a field of research that focuses on the repair and restoration of tissue. “In addition to more research into the exact regenerative function of human tuft cells, it would be interesting to study the function of tuft cells in other organs, for example in the liver, urinary tract and lungs,” Huang concludes.

Da:

https://www.technologynetworks.com/cell-science/news/organoid-study-reveals-how-tuft-cells-act-as-reverse-stem-cells-after-intestinal-damage-391723