Scientists have developed the first patient-derived stem cell модел of albinism. The model will help studying eye conditions related to oculocutaneous albinism (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 зародиш to adulthood. Embryonic stem cells (ESCs) or fetal стволови клетки се наблюдават в най-ранния стадий, докато възрастните стволови клетки, които служат като възстановителна система за тялото, се виждат в зряла възраст.
Stem cells can be grouped into four: embryonic stem cells (ESCs), adult stem cells, рак stem cells (CSCs) and induced pluripotent stem cells (iPSCs). Embryonic stem cells (ESCs) are derived from inner mass cells of the blastocyst-stage of mammalian embryo that are three to five days old. They can self-renew indefinitely and differentiate into cell types of all three germ layers. On the other hand, adult stem cells serve as a repair system to maintain cell homeostasis in tissues. They can replace dead or injured cells but have limited proliferation and differentiation potential in comparison with ESCs. Cancer stem cells (CSCs) arise from normal stem cells that undergo gene mutations. They initiate tumours forming a large colony or clones. Cancer stem cells play important roles in malignant tumours hence targeting them could provide a way to treat cancers.
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 of human neural diseases, congenital heart diseases and other genetic безредициs.
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)
Oculocutaneous albinism (OCA) is a генетично разстройство affecting pigmentation in the eye, skin, and hair. The patients suffer eye problems like reduced best-corrected visual acuity, reduced ocular pigmentation, abnormalities in fovea development, and/or abnormal crossing of optic nerve fibres. It is thought that improving eye pigmentation could prevent or rescue some of the vision defects.
The researchers developed an in-vitro model for studying pigmentation defects in human retinal pigment epithelium (RPE) and showed that the на ретината pigment epithelium tissue derived in vitro from patients recapitulates the pigmentation defects seen in albinism. This is very interesting in view of the fact that animal models of albinism are unsuitable and there is limited human cell lines to study melanogenesis and pigmentation defects. The patient-derived OCA1A- and OCA2-iPSCs developed in this study can be a renewable and reproducible source of cells for the production of target cell and/or tissue types. In vitro derived OCA tissues and OCA-iRPE will allow deeper understanding of how melanin formation takes place and identify molecules involved in pigmentation defects, and further probe for molecular and/or physiologic differences.
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
***
