Znanstveniki so razvili prvi model albinizma matičnih celic, ki so ga pridobili bolniki. Model bo pomagal pri preučevanju očesnih stanj, povezanih z okulokutanim albinizmom (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.
Matične celice so prisotne v našem telesu v vseh življenjskih obdobjih, od zarodka do odrasle dobe. Embrionalne izvorne celice (ESC) ali fetalne stebelna celica so vidne v najzgodnejši fazi, medtem ko so matične celice odraslih, ki služijo kot obnovitveni sistem za telo, vidne v odrasli dobi.
Matične celice lahko razvrstimo v štiri: embrionalne matične celice (ESC), odrasle matične celice, rakave matične celice (CSC) in inducirane pluripotentne matične celice (iPSC). Embrionalne matične celice (ESC) izvirajo iz celic notranje mase v fazi blastociste zarodka sesalcev, ki so stari tri do pet dni. Lahko se samoobnavljajo v nedogled in se diferencirajo v celične tipe vseh treh zarodnih plasti. Po drugi strani pa odrasle matične celice služijo kot popravljalni sistem za vzdrževanje celične homeostaze v tkivih. Lahko nadomestijo mrtve ali poškodovane celice, vendar imajo omejen potencial za proliferacijo in diferenciacijo v primerjavi z ESC. Matične celice raka (CSC) nastanejo iz normalnih matičnih celic, ki so podvržene genskim mutacijama. Sprožijo tumorje, ki tvorijo veliko kolonijo ali klone. Matične celice raka imajo pomembno vlogo pri malignih tumorjih, zato bi njihovo usmerjanje lahko zagotovilo način za zdravljenje raka.
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 človeških živčnih bolezni, prirojenih srčnih bolezni in drugih genetskih motenj.
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)
Okulokutani albinizem (OCA) je genetska motnja, ki prizadene pigmentacijo v očeh, koži in laseh. Bolniki imajo težave z očmi, kot so zmanjšana najbolje korigirana ostrina vida, zmanjšana očesna pigmentacija, nepravilnosti v razvoju fovee in/ali nenormalno prečkanje vlaken optičnega živca. Menijo, da bi izboljšanje pigmentacije oči lahko preprečilo ali rešilo nekatere okvare vida.
Raziskovalci so razvili in vitro model za preučevanje pigmentacijskih napak v pigmentnem epiteliju mrežnice (RPE) človeške mrežnice in pokazali, da tkivo pigmentnega epitelija mrežnice, pridobljeno in vitro od bolnikov, rekapitulira pigmentacijske napake, ki jih opazimo pri albinizmu. To je zelo zanimivo glede na dejstvo, da živalski modeli albinizma niso primerni in da so človeške celične linije omejene za preučevanje melanogeneze in pigmentacijskih napak. OCA1A- in OCA2-iPSC, pridobljeni od bolnikov, razvita v tej študiji, so lahko obnovljiv in ponovljiv vir celic za proizvodnjo ciljnih celic in/ali tipov tkiv. OCA tkiva in OCA-iRPE, pridobljena in vitro, bodo omogočila globlje razumevanje, kako poteka tvorba melanina, in identificirala molekule, ki so vključene v pigmentacijske napake, ter dodatno sondirala za molekularne in/ali fiziološke razlike.
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
***
