Учените са разработили първия модел на албинизъм на стволови клетки, извлечен от пациенти. Моделът ще помогне за изследване на очни състояния, свързани с окулокутанен албинизъм (OCA).
Sтем клетки са неспециализирани. Те не могат да изпълняват никаква специфична функция в тялото, но могат да се разделят и обновяват за дълго време и имат потенциал да станат специализирани и да се развият в много различни типове в тялото, като мускулни клетки, кръвни клетки, мозъчни клетки и т.н.
Stem cells are present in our bodies at all stages of life, from embryo to adulthood. Embryonic stem cells (ESCs) or fetal стволови клетки are seen in the earliest stage while adult stem cells which serve as a repair system for the body are seen in adulthood.
Стволовите клетки могат да бъдат групирани в четири: ембрионални стволови клетки (ESCs), възрастни стволови клетки, ракови стволови клетки (CSCs) и индуцирани плурипотентни стволови клетки (iPSCs). Ембрионалните стволови клетки (ESCs) се извличат от клетки от вътрешна маса на стадия на бластоциста на ембриона на бозайник, които са на възраст от три до пет дни. Те могат да се самообновяват за неопределено време и да се диференцират в клетъчни типове и на трите зародишни листа. От друга страна, възрастните стволови клетки служат като възстановителна система за поддържане на клетъчната хомеостаза в тъканите. Те могат да заменят мъртви или увредени клетки, но имат ограничен потенциал за пролиферация и диференциация в сравнение с ESC. Раковите стволови клетки (CSCs) възникват от нормални стволови клетки, които претърпяват генни мутации. Те инициират тумори, образуващи голяма колония или клонинги. Раковите стволови клетки играят важна роля в злокачествените тумори, следователно насочването им може да осигури начин за лечение на рак.
Индуцираните плурипотентни стволови клетки (iPSCs) са получени от възрастни соматични клетки. Тяхната плурипотентност се предизвиква изкуствено в лабораторията чрез препрограмиране на соматичните клетки чрез гени и други фактори. iPSCs са като ембрионални стволови клетки в пролиферацията и диференциацията. Първият iPSC е разработен от миши фибробласти от Yamanaka през 2006 г. Оттогава са разработени няколко човешки iPSC от специфични за пациента проби. Тъй като генетиката на пациента е отразена в генетиката на iPSCs, тези препрограмирани соматични клетки се използват за моделиране на генетични заболявания и са направили революция в изследването на човешките генетични заболявания.
Моделът е животно или клетки, които показват всички или някои от патологични процеси, наблюдавани при действително заболяване. Наличието на експериментален модел е важно за разбирането на развитието на заболяването на клетъчно и молекулярно ниво, което помага при разработването на терапии за лечение. Моделът помага да се разбере как се развива болестта и да се тестват възможните подходи за лечение. Например, човек може да идентифицира ефективни цели за лекарства с помощта на модел или да скринира малки молекули, които биха могли да намалят тежестта и да спрат прогресията на заболяването. Животинските модели се използват отдавна, но имат няколко недостатъка. Освен това животинските модели са неподходящи за генетични заболявания поради генетични различия. Сега човешките стволови клетки (ембрионални и индуцирани плурипотентни) се използват все по-често за моделиране на човешки заболявания.
Моделирането на заболявания с помощта на човешки iPSCs е правено успешно в продължение на няколко условия като латерална склероза, кръвни заболявания, диабет, болест на Хънтингтън, спинална мускулна атрофия и др. Има голям брой човешки iPSC модели на човешки нервни заболявания, вродени сърдечни заболявания и други генетични заболявания.
Въпреки това човешкият iPSC модел на албинизъм не беше наличен до 11 януари 2022 г., когато учените от Националния очен институт (NEI), който е част от Националния институт по здравеопазване (NIH), съобщиха за разработването на човешки iPSC-базиран in vitro модел за окулокутанен албинизъм (OCA)
Окулокутанният албинизъм (OCA) е генетично заболяване, засягащо пигментацията в очите, кожата и косата. Пациентите страдат от проблеми с очите като намалена най-добре коригирана зрителна острота, намалена очна пигментация, аномалии в развитието на фовеата и/или анормално пресичане на влакна на зрителния нерв. Смята се, че подобряването на пигментацията на очите може да предотврати или спаси някои от дефектите на зрението.
Изследователите разработиха in vitro модел за изследване на пигментационни дефекти в човешкия пигментен епител на ретината (RPE) и показаха, че тъканта на пигментния епител на ретината, получена in vitro от пациенти, рекапитулира дефектите на пигментацията, наблюдавани при албинизъм. Това е много интересно с оглед на факта, че животинските модели на албинизъм са неподходящи и има ограничени човешки клетъчни линии за изследване на меланогенезата и дефектите на пигментацията. Извлечените от пациента OCA1A- и OCA2-iPSC, разработени в това проучване, могат да бъдат възобновяем и възпроизводим източник на клетки за производството на целеви клетки и/или тъканни типове. Извлечените in vitro OCA тъкани и OCA-iRPE ще позволят по-задълбочено разбиране на това как се случва образуването на меланин и ще идентифицират молекулите, участващи в дефектите на пигментацията, и допълнително изследване за молекулярни и/или физиологични различия.
Това е много значителна стъпка напред към целта за лечение на състояния, свързани с окулокутанен албинизъм (OCA).
***
Литература:
- Avior, Y., Sagi, I. & Benvenisty, N. Плурипотентни стволови клетки в моделиране на болести и откриване на лекарства. Nat Rev Mol Cell Biol 17, 170–182 (2016). https://doi.org/10.1038/nrm.2015.27
- Chamberlain S., 2016. Моделиране на болести с помощта на човешки iPSCs. Човешка молекулярна генетика, том 25, брой R2, 1 октомври 2016 г., страници R173–R181, https://doi.org/10.1093/hmg/ddw209
- Bai X., 2020. Моделиране на заболявания на базата на стволови клетки и клетъчна терапия. Cells 2020, 9(10), 2193; https://doi.org/10.3390/cells9102193
- Джордж А., и др 2022. In Vitro Моделиране на заболяване на окулокутанен албинизъм тип I и II с помощта на човешка индуцирана плурипотентна стволова клетка, получен от ретинален пигментен епител (2022). Доклади за стволови клетки. Том 17, брой 1, P173-186, 11 януари 2022 г. DOI: https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2021.11.016
***
