Mokslininkai sukūrė pirmąjį paciento sukurtą albinizmo kamieninių ląstelių modelį. Modelis padės tirti akių ligas, susijusias su okulokutaniniu albinizmu (OCA).
Stem ląstelių yra nespecializuoti. Jie negali atlikti jokių specifinių funkcijų kūne, tačiau gali dalytis ir atsinaujinti per ilgą laiką ir gali specializuotis bei išsivystyti į daugybę skirtingų organizmo tipų, tokių kaip raumenų ląstelės, kraujo ląstelės, smegenų ląstelės ir kt.
Stem cells are present in our bodies at all stages of life, from embryo to adulthood. Embryonic stem cells (ESCs) or fetal kamieninės ląstelės are seen in the earliest stage while adult stem cells which serve as a repair system for the body are seen in adulthood.
Kamieninės ląstelės gali būti suskirstytos į keturias: embrionines kamienines ląsteles (ESC), suaugusiųjų kamienines ląsteles, vėžio kamienines ląsteles (CSC) ir indukuotas pluripotentines kamienines ląsteles (iPSC). Embrioninės kamieninės ląstelės (ESC) yra gaunamos iš žinduolių embriono blastocistos stadijos vidinių masės ląstelių, kurių amžius yra nuo trijų iki penkių dienų. Jie gali neribotą laiką savaime atsinaujinti ir diferencijuotis į visų trijų gemalo sluoksnių ląstelių tipus. Kita vertus, suaugusiųjų kamieninės ląstelės yra taisymo sistema, palaikanti ląstelių homeostazę audiniuose. Jie gali pakeisti negyvas ar sužalotas ląsteles, tačiau turi ribotą proliferacijos ir diferenciacijos potencialą, palyginti su ESC. Vėžio kamieninės ląstelės (CSC) atsiranda iš normalių kamieninių ląstelių, kurios patiria genų mutacijas. Jie inicijuoja navikus, sudarančius didelę koloniją arba klonus. Vėžio kamieninės ląstelės vaidina svarbų vaidmenį piktybiniuose navikuose, todėl jų nukreipimas gali būti būdas gydyti vėžį.
Sukeltos pluripotentinės kamieninės ląstelės (iPSC) yra gaunamos iš suaugusių somatinių ląstelių. Jų pluripotencija dirbtinai sukeliama laboratorijoje perprogramuojant somatines ląsteles per genus ir kitus veiksnius. iPSC yra kaip embrioninės kamieninės ląstelės proliferacijos ir diferenciacijos metu. Pirmąjį iPSC iš pelių fibroblastų sukūrė Yamanaka 2006 m. Nuo to laiko keli žmogaus iPSC buvo sukurti iš paciento specifinių mėginių. Kadangi paciento genetika atsispindi iPSC genetikoje, šios perprogramuotos somatinės ląstelės yra naudojamos genetinėms ligoms modeliuoti ir sukėlė revoliuciją žmogaus genetinių sutrikimų tyrime.
Modelis yra gyvūnas arba ląstelės, kuriose rodomi visi arba kai kurie patologiniai procesai, pastebėti sergant faktine liga. Eksperimentinio modelio prieinamumas yra svarbus norint suprasti ligos vystymąsi ląstelių ir molekulių lygiu, o tai padeda kurti gydymo būdus. Modelis padeda suprasti, kaip liga vystosi, ir išbandyti galimus gydymo būdus. Pavyzdžiui, naudojant modelį arba tikrinant mažas molekules, kurios gali sumažinti ligos sunkumą ir sustabdyti ligos progresavimą, galima nustatyti veiksmingus vaistų taikinius. Gyvūnų modeliai buvo naudojami jau seniai, tačiau turi keletą trūkumų. Be to, gyvūnų modeliai netinka genetiniams sutrikimams dėl genetinių skirtumų. Dabar žmogaus kamieninės ląstelės (embrioninės ir sukeltos pluripotentinės) vis dažniau naudojamos žmonių ligoms modeliuoti.
Ligos modeliavimas naudojant žmogaus iPSC buvo sėkmingai atliktas keliems sąlygos pvz., šoninė sklerozė, kraujo sutrikimai, diabetas, Hantingtono liga, spinalinė raumenų atrofija ir kt. žmogaus iPSC modeliai žmogaus nervų ligų, įgimtų širdies ligų ir kitų genetinių sutrikimų.
Tačiau žmogaus iPSC albinizmo modelis nebuvo prieinamas iki 11 m. sausio 2022 d., kai Nacionalinio akių instituto (NEI), kuris yra Nacionalinio sveikatos instituto (NIH) dalis, mokslininkai pranešė apie žmogaus iPSC pagrįsto in vitro modelio sukūrimą. okulokutaninis albinizmas (OCA)
Okulocutaninis albinizmas (OCA) yra genetinis sutrikimas, turintis įtakos akių, odos ir plaukų pigmentacijai. Pacientai kenčia nuo akių problemų, tokių kaip sumažėjęs geriausiai ištaisytas regėjimo aštrumas, sumažėjusi akių pigmentacija, fovea vystymosi anomalijos ir (arba) nenormalus regos nervo skaidulų kryžminimas. Manoma, kad pagerinus akių pigmentaciją galima išvengti kai kurių regėjimo defektų arba juos išgelbėti.
Tyrėjai sukūrė in vitro modelį, skirtą žmogaus tinklainės pigmento epitelio (RPE) pigmentacijos defektams tirti, ir parodė, kad tinklainės pigmento epitelio audinys, gautas in vitro iš pacientų, apibendrina pigmentacijos defektus, pastebėtus sergant albinizmu. Tai labai įdomu, atsižvelgiant į tai, kad albinizmo gyvūnų modeliai yra netinkami ir yra ribotos žmogaus ląstelių linijos melanogenezės ir pigmentacijos defektams tirti. Šiame tyrime sukurti pacientų gauti OCA1A ir OCA2-iPSC gali būti atsinaujinantis ir atkuriamas ląstelių šaltinis tikslinių ląstelių ir (arba) audinių tipų gamybai. In vitro gauti OCA audiniai ir OCA-iRPE leis giliau suprasti, kaip vyksta melanino susidarymas, ir nustatyti pigmentacijos defektuose dalyvaujančias molekules bei toliau tirti molekulinius ir (arba) fiziologinius skirtumus.
Tai labai reikšmingas žingsnis į priekį siekiant su okulokutaniniu albinizmu (OCA) susijusių būklių gydymo tikslo.
***
Nuorodos:
- Avior, Y., Sagi, I. & Benvenisty, N. Pluripotentinės kamieninės ląstelės ligų modeliavime ir vaistų atradime. Nat Rev Mol Cell Biol 17, 170–182 (2016). https://doi.org/10.1038/nrm.2015.27
- Chamberlain S., 2016. Ligos modeliavimas naudojant žmogaus iPSC. Human Molecular Genetics, 25 tomas, R2 leidimas, 1 m. spalio 2016 d., puslapiai R173–R181, https://doi.org/10.1093/hmg/ddw209
- Bai X., 2020. Kamieninėmis ląstelėmis pagrįstų ligų modeliavimas ir ląstelių terapija. Ląstelės 2020, 9 (10), 2193; https://doi.org/10.3390/cells9102193
- Džordžas A., et al 2022. I ir II tipo okulokutaninio albinizmo modeliavimas in vitro, naudojant žmogaus sukeltą pluripotentinį kamieninių ląstelių tinklainės pigmento epitelį (2022). Kamieninių ląstelių ataskaitos. 17 tomas, 1 leidimas, P173-186, 11 m. sausio 2022 d. DOI: https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2021.11.016
***
