Le Dr Vera Krymskaya est professeur de médecine à l'Université de Pennsylvanie. Le laboratoire Krymskaya se concentre sur la recherche préclinique et translationnelle sur les maladies pulmonaires rares et courantes, de la lymphangioléiomyomatose pulmonaire (LAM) à l'asthme. Nous avons rencontré la Dre Krymskaya pour en savoir plus sur son travail et avoir son avis sur l'état actuel et l'avenir de la recherche préclinique sur les maladies pulmonaires rares.
R : J'ai une formation en radiobiologie et en biophysique. Au cours de ma formation universitaire à l'Institut de biophysique de l'Académie des sciences de Russie, j'ai étudié les effets des rayonnements ionisants chroniques sur les plantes et les animaux et je me suis beaucoup intéressé à la transduction du signal. Finalement, cela m'a conduit à une formation post-doctorale à l'Institut cardiovasculaire de l'Académie russe des sciences médicales à Moscou, en Russie. Suite à cela, je suis venu aux États-Unis, à l'Université de Pennsylvanie, grâce à une bourse du NIH pour continuer à travailler en tant que post-doc étudiant l'asthme.
J'ai pu appliquer mes connaissances en transduction du signal et en biologie cellulaire au remodelage des voies respiratoires dans l'asthme. Puis, au fur et à mesure de ma carrière, j'ai ressenti le besoin de me diversifier et de développer un projet distinct. J'ai ensuite entendu parler d'une maladie pulmonaire génétique rare qui présentait des lésions anormales de type muscle lisse et j'ai utilisé la MAMA pour étudier la croissance anormale des muscles lisses, et maintenant la lymphangioléiomyomatose (LAM) est l'objectif principal de mon laboratoire depuis plusieurs années.
Je suis actuellement professeur titulaire de médecine à la première faculté de médecine des États-Unis fondée par Benjamin Franklin.
Profil en ligne/Laboratoire :
R : J'ai commencé mes recherches pulmonaires sur l'asthme, en étudiant la transduction du signal et le remodelage des voies respiratoires. J'ai alors commencé à explorer d'autres maladies des muscles lisses et suis tombé sur LAM. La MAMA est une maladie pulmonaire génétique rare affectant presque exclusivement les femmes en âge de procréer, détruisant les poumons et entraînant éventuellement la perte de la fonction pulmonaire nécessitant une transplantation pulmonaire. L'objectif et l'objectif de notre laboratoire sont d'identifier les causes de cette destruction pulmonaire dévastatrice et de fournir de nouveaux traitements pour la maladie.
R : La recherche sur la maladie LAM offre de grandes opportunités pour une grande courbe d'apprentissage et de nombreux domaines à découvrir en rapport avec les maladies courantes. L'étude des maladies pulmonaires rares est très importante car il s'agit généralement d'une maladie monogénique caractérisée par la dérégulation d'un gène et un phénotype clair. La recherche sur les maladies rares est un territoire inexploré car il existe de nombreuses opportunités de faire de nouvelles découvertes pouvant conduire à un traitement.
D'après mon expérience avec la seule maladie LAM, la recherche dans mon laboratoire a utilisé la rapamycine pour bloquer complètement la croissance des cellules LAM en 2002, puis en 2003, le premier essai clinique a commencé. Ce fut une expérience extrêmement enrichissante de la rapidité avec laquelle vous pouvez passer d'un travail de laboratoire de base à un travail de traduction pour faire une différence dans la vie des patients.
R : Avant mes recherches sur LAM, la communauté scientifique savait qu'il s'agissait d'une maladie génétique. Cependant, on ne savait pas quelles cellules spécifiques sont affectées par la mutation du gène TSC2 à l'origine de la maladie ou ce qui cause la croissance des cellules LAM dans les poumons. Mon laboratoire a pu identifier la fonction du gène TSC2 en tant que régulateur négatif de la voie mTORC1. Il s'agissait d'une découverte très importante, cruciale pour comprendre la cause de la maladie LAM et commencer le développement de la modélisation in vivo.
LAM a une histoire de problèmes avec la génération de modèles animaux parce que le gène qui produit LAM est impliqué dans une voie très importante dans chaque cellule du corps. Habituellement, si vous venez d'éliminer ce gène, il est mortel. Par conséquent, d'un point de vue génétique, il est très difficile de développer un modèle in vivo. Nous avons pu créer un modèle de tumeur de souris syngénique TSC2-null, publié dans Science Translational Medicine en 2012, qui est maintenant utilisé par de nombreux laboratoires. Cependant, nous voulions toujours créer un modèle dans lequel nous pourrions supprimer le gène TSC2 dans des cellules de type LAM spécifiques aux poumons, ce qui créerait un modèle de maladie ressemblant plus étroitement à l'instance humaine de la maladie, ce qui est généralement l'objectif principal de in vivo. la modélisation.
Récemment, dans notre publication Nature Communications 2020, nous avons pu créer un modèle génétique par suppression du gène TSC2 dans des cellules pulmonaires de souris appelées cellules progénitrices mésenchymateuses, entraînant un déclin structurel et fonctionnel lié à l'âge et au sexe dans les poumons.
Références des publications :
R : Les modèles animaux sont cruciaux pour la recherche fondamentale et translationnelle. Vous pouvez travailler avec des cellules, ce qui est très important. Cependant, la prochaine étape est une transition vers des modèles animaux pour une perspective in vivo afin de comprendre la recherche cellulaire dans un modèle in vivo plus complexe. Il est important de bien comprendre les voies, la communication cellulaire et la transduction du signal dans un modèle in vivo plus complexe pour étudier et comprendre pleinement la maladie, ce qui est essentiel pour trouver de nouveaux traitements et potentiellement guérir la maladie.
A: Le FlexiVent était crucial pour comprendre les déficiences fonctionnelles des poumons dans notre modèle murin de LAM. Premièrement, nous avons identifié les changements morphologiques, et par la suite, nous avons dû comprendre et quantifier l'altération fonctionnelle réelle associée à ces changements.
Le flexiVent était crucial pour notre compréhension de l'altération fonctionnelle du poumon qui ne pouvait pas être obtenue simplement en regardant les données morphologiques. Dans notre modèle LAM, nous avons vu une caractéristique commune des espaces aériens élargis et avons ensuite quantifié cette fonctionnalité à l'aide du flexiVent.
Dans la publication récente utilisant notre modèle génétique, nous avons étudié des animaux âgés de 12 et 24 semaines et avons pu identifier la différence d'âge et de sexe dans l'altération de la fonction pulmonaire. Bien que les modèles masculins subissent un changement dans la morphologie et la structure pulmonaires, seules les femmes ont connu une altération de la fonction pulmonaire. Ces caractéristiques sont similaires aux cas observés dans la population humaine de patients atteints de LAM sporadique et d'une autre maladie génétique associée à la TSC.
De plus, nous avons également utilisé le flexiVent pour une autre maladie pulmonaire rare, à savoir le syndrome de Birt-Hogg-Dube (BHD), qui est une maladie autosomique dominante rare qui affecte les poumons, la peau et les reins. Dans les poumons, 80 % à 100 % des patients atteints de BHD développent de multiples kystes à paroi mince sans signe de néoplasie, d'inflammation ou de fibrose. Nous avons utilisé le flexiVent pour évaluer la déficience fonctionnelle dans notre modèle génétique FCLN et son impact sur le développement des kystes et l'élargissement de l'espace alvéolaire.
Références des publications :
R : Je pense que la satisfaction de voir une telle avancée dans nos connaissances sur la LAM via le développement réussi d'un nouveau modèle animal stimulant, qui peut être un outil expérimental très utile pour étudier non seulement la maladie pulmonaire rare LAM, mais aussi d'autres maladies pulmonaires courantes caractérisées par l'activation de mTORC1 comme la maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC), l'hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) et la fibrose pulmonaire idiopathique (IPF).
Nous travaillons au développement d'un modèle animal depuis 2003, comprenant un modèle xénographique avec des tissus humains, un immunodéprimé/immunodéficient et des modèles génétiques. Le but ultime, cependant, est de créer le modèle génétique de la souris, car il est plus contrôlé et traduisible en maladie humaine. Par conséquent, je suis ravi que nous ayons pu générer notre modèle génétique actuel car il relie des types de cellules mésenchymateuses spécifiques à la maladie LAM. La cellule LAM d'origine n'est pas bien comprise. Nous avons pu identifier cela en examinant l'origine de la maladie dans le poumon LAM humain qui se produit dans la lignée mésenchymateuse, puis en créant un type cellulaire spécifique d'inactivation du gène chez la souris a créé notre modèle in vivo. C'était très excitant d'avoir un lien direct entre la manifestation clinique de la maladie chez l'homme et les modèles animaux précliniques.
Ce modèle, développé à partir de la recherche sur les maladies rares avec LAM, offre également de nombreuses opportunités différentes pour la recherche pulmonaire telles que le vieillissement, les maladies pulmonaires spécifiques au sexe, l'altération de la fonction pulmonaire. La dissection de différentes lignées cellulaires des poumons et l'analyse de l'expression des gènes aideront à comprendre la diaphonie cellulaire avec les cellules mésenchymateuses TSC2-nulles.
Je pense que nous sommes au début d'une nouvelle vague de connaissances provenant du séquençage d'une seule cellule d'ARN en termes de lignées cellulaires, de leur origine, de l'expression des gènes et de la diaphonie récepteur-ligand. Il y a dix à quinze ans, l'étude des changements dans les gènes était très nouvelle et mal comprise, mais maintenant, la technologie bioinformatique nous a rattrapés. Nous pouvons prendre ces connaissances et analyser la diaphonie entre les cellules, et cela ouvre un tout nouveau monde de connaissances et d'opportunités pour la découverte de traitements potentiels. L'idée étant que nous pouvons tirer des découvertes de nouveaux domaines comme les maladies pulmonaires rares et élargir nos connaissances de manière exponentielle grâce à la combinaison de la recherche collaborative et de la technologie.
Mon principal conseil pour les nouveaux chercheurs est de choisir quelque chose qui vous passionne le plus et de vous concentrer sur cela. Ensuite, vous pouvez appliquer vos compétences et vos connaissances pour étudier différents angles de la maladie.
R : C'est une excellente question. Nous resterons avec la maladie rare LAM, bien sûr, car nous avons eu la chance de faire partie des efforts qui ont conduit à l'approbation par la FDA d'un traitement pour la LAM (Rapamycine), qui a prolongé l'espérance de vie de sept ans à environ 21 ans, ce qui est formidable et se sent bien d'avoir eu un impact sur des vies de cette façon. Cependant, nous devons encore comprendre comment nous pouvons restaurer la structure pulmonaire et la fonction pulmonaire. Ceci est également pertinent pour les maladies en dehors de la MAMA, telles que la MPOC, qui subit également une dégradation de la structure pulmonaire et une réduction spectaculaire de la fonction pulmonaire avec l'âge.
L'étude de maladies rares telles que la LAM permet de comprendre des voies spécifiques, puis d'appliquer ces voies spécifiques à d'autres maladies pulmonaires courantes telles que la MPOC et le cancer. C'est notre objectif maintenant, d'étudier la LAM, de développer la LAM et d'étendre nos connaissances à d'autres maladies pulmonaires.
