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The nasal basal cell population shifts toward a diseased phenotype with impaired barrier formation capacity in allergic rhinitis - 23/05/24

Doi : 10.1016/j.jaci.2024.04.021 
Emma Ruysseveldt, MSc a, , Brecht Steelant, PhD a, Tine Wils, MSc a, Jonathan Cremer, BSc a, Dominique M.A. Bullens, MD, PhD a, b, Peter W. Hellings, MD, PhD a, c, d, Katleen Martens, PhD a, e
a Department of Microbiology, Immunology, and Transplantation, Allergy and Clinical Immunology Research Group, KU Leuven, Leuven, Belgium 
b Clinical Department of Paediatrics, University Hospitals Leuven, Leuven, Belgium 
c Clinical Department of Otorhinolaryngology, Head and Neck Surgery, University Hospitals Leuven, Leuven, Belgium 
d Upper Airways Research Laboratory, University of Ghent, Ghent, Belgium 
e Department of Bioscience Engineering, Research Group Environmental Ecology and Applied Microbiology, University of Antwerp, Antwerp, Belgium 

Corresponding author: Emma Ruysseveldt, MSc, Allergy and Clinical Immunology Research Unit, KU Leuven, Herestraat 49 Box 811, B-3000 Leuven, Belgium.Allergy and Clinical Immunology Research UnitKU LeuvenHerestraat 49 Box 811LeuvenB-3000Belgium
Sous presse. Épreuves corrigées par l'auteur. Disponible en ligne depuis le Thursday 23 May 2024
Cet article a été publié dans un numéro de la revue, cliquez ici pour y accéder

Graphical abstract




Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Abstract

Background

The integrity of the airway epithelium is guarded by the airway basal cells that serve as progenitor cells and restore wounds in case of injury. Basal cells are a heterogenous population, and specific changes in their behavior are associated with chronic barrier disruption—mechanisms that have not been studied in detail in allergic rhinitis (AR).

Objective

We aimed to study basal cell subtypes in AR and healthy controls.

Methods

Single-cell RNA sequencing (scRNA-Seq) of the nasal epithelium was performed on nonallergic and house dust mite–allergic AR patients to reveal basal cell diversity and to identify allergy-related alterations. Flow cytometry, immunofluorescence staining, and in vitro experiments using primary basal cells were performed to confirm phenotypic findings at the protein level and functionally.

Results

The scRNA-Seq, flow cytometry, and immunofluorescence staining revealed that basal cells are abundantly and heterogeneously present in the nasal epithelium, suggesting specialized subtypes. The total basal cell fraction within the epithelium in AR is increased compared to controls. scRNA-Seq demonstrated that potentially beneficial basal cells are missing in AR epithelium, while an activated population of allergy-associated basal cells is more dominantly present. Furthermore, our in vitro proliferation, wound healing assay and air–liquid interface cultures show that AR-associated basal cells have altered progenitor capacity compared to nonallergic basal cells.

Conclusions

The nasal basal cell population is abundant and diverse, and it shifts toward a diseased state in AR. The absence of potentially protective subtypes and the rise of a proinflammatory population suggest that basal cells are important players in maintaining epithelial barrier defects in AR.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Key words : Upper airway, basal cell, allergic rhinitis, epithelial barrier

Abbreviations used : AD, ALI, AR, COX-2, CRSwNP, ECM, F2RL1, FACS, GO, GSEA, HRH1, ITGA2, KEGG, KITLG, scRNA-Seq, TEER, UMAP


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