Scientists have developed the first patient-derived stem cell Model of albinism. The model will help studying eye conditions related to oculocutaneous albinism (OCA).
Stem celice so nespecializirani. Ne morejo opravljati nobene posebne funkcije v telesu, lahko pa se delijo in obnavljajo v daljšem času in imajo potencial, da se specializirajo in razvijejo v številne različne vrste v telesu, kot so mišične celice, krvne celice, možganske celice itd.
Stem cells are present in our bodies at all stages of life, from zarodkov to adulthood. Embryonic stem cells (ESCs) or fetal stebelna celica so vidne v najzgodnejši fazi, medtem ko so matične celice odraslih, ki služijo kot obnovitveni sistem za telo, vidne v odrasli dobi.
Stem cells can be grouped into four: embryonic stem cells (ESCs), adult stem cells, rak 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.
Inducirane pluripotentne matične celice (iPSC) izvirajo iz odraslih somatskih celic. Njihova pluripotenca je umetno inducirana v laboratoriju z reprogramiranjem somatskih celic prek genov in drugih dejavnikov. iPSC so pri proliferaciji in diferenciaciji kot embrionalne matične celice. Prvi iPSC je iz mišjih fibroblastov razvil Yamanaka leta 2006. Od takrat je bilo razvitih več človeških iPSC iz vzorcev, specifičnih za bolnika. Ker se genetika pacienta odraža v genetiki iPSC, se te reprogramirane somatske celice uporabljajo za modeliranje genetskih bolezni in so revolucionirale študij človeških genetskih motenj.
Model je žival ali celice, ki prikazujejo vse ali nekatere patološke procese, opažene pri dejanski bolezni. Razpoložljivost eksperimentalnega modela je pomembna za razumevanje razvoja bolezni na celični in molekularni ravni, kar pomaga pri razvoju terapij za zdravljenje. Model pomaga razumeti, kako se bolezen razvija, in pri testiranju možnih pristopov zdravljenja. Na primer, lahko identificiramo učinkovite tarče zdravil s pomočjo modela ali pregledamo majhne molekule, ki bi lahko zmanjšale resnost in ustavile napredovanje bolezni. Živalski modeli se že dolgo uporabljajo, vendar imajo več pomanjkljivosti. Poleg tega so živalski modeli neprimerni za genetske motnje zaradi genetskih razlik. Zdaj se človeške izvorne celice (embrionalne in inducirane pluripotentne) vse pogosteje uporabljajo za modeliranje človeških bolezni.
Modeliranje bolezni z uporabo človeških iPSC je bilo uspešno izvedeno že več Pogoji kot so lateralna skleroza, krvne bolezni, sladkorna bolezen, Huntingtonova bolezen, spinalna mišična atrofija itd. človeški modeli iPSC of human neural diseases, congenital heart diseases and other genetic motnjas.
Vendar pa človeški iPSC model albinizma ni bil na voljo do 11. januarja 2022, ko so znanstveniki z Nacionalnega inštituta za oči (NEI), ki je del Nacionalnega inštituta za zdravje (NIH), poročali o razvoju in vitro modela, ki temelji na človeškem iPSC za okulokutani albinizem (OCA)
Oculocutaneous albinism (OCA) is a genetska motnja 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 mrežnice 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.
To je zelo pomemben korak naprej k cilju zdravljenja stanj, povezanih z okulokutanim albinizmom (OCA).
***
Reference:
- Avior, Y., Sagi, I. & Benvenisty, N. Pluripotentne matične celice pri modeliranju bolezni in odkrivanju zdravil. Nat Rev Mol Cell Biol 17, 170–182 (2016). https://doi.org/10.1038/nrm.2015.27
- Chamberlain S., 2016. Modeliranje bolezni z uporabo humanih iPSC. Človeška molekularna genetika, letnik 25, številka R2, 1. oktober 2016, strani R173–R181, https://doi.org/10.1093/hmg/ddw209
- Bai X., 2020. Modeliranje bolezni na osnovi matičnih celic in celična terapija. Celice 2020, 9(10), 2193; https://doi.org/10.3390/cells9102193
- George A., sod 2022. In vitro Modeliranje bolezni okulokutanega albinizma tipa I in II z uporabo epitelija pigmentnega pigmenta mrežnice, ki ga povzroča človeška pluripotentna matična celica (2022). Poročila o matičnih celicah. Letnik 17, številka 1, P173-186, 11. januar 2022 DOI: https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2021.11.016
***
