Naukowcy opracowali pierwszą komórkę macierzystą pochodzącą od pacjenta model albinizmu. Model pomoże w badaniu chorób oczu związanych z albinizmem oczno-skórnym (OCA).
Skomórki macierzyste są niewyspecjalizowani. Nie mogą pełnić żadnej określonej funkcji w ciele, ale mogą dzielić się i odnawiać przez długi czas oraz mają potencjał, aby się specjalizować i rozwijać w wielu różnych typach ciała, takich jak komórki mięśniowe, krwinki, komórki mózgowe itp.
Komórki macierzyste są obecne w naszym organizmie na każdym etapie życia, m.in embrion do dorosłości. Embrionalne komórki macierzyste (ESC) lub płód komórki macierzyste widoczne są na najwcześniejszym etapie, natomiast dorosłe komórki macierzyste, które służą jako system naprawczy organizmu, pojawiają się w wieku dorosłym.
Komórki macierzyste można podzielić na cztery grupy: embrionalne komórki macierzyste (ESC), dorosłe komórki macierzyste, rak komórki macierzyste (CSC) i indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (iPSC). Embrionalne komórki macierzyste (ESC) pochodzą z wewnętrznych komórek masy w stadium blastocysty zarodka ssaka, które mają od trzech do pięciu dni. Mogą się samoodnawiać w nieskończoność i różnicować w typy komórek wszystkich trzech listków zarodkowych. Z drugiej strony dorosłe komórki macierzyste służą jako system naprawczy utrzymujący homeostazę komórek w tkankach. Mogą zastąpić martwe lub uszkodzone komórki, ale mają ograniczony potencjał proliferacji i różnicowania w porównaniu z ESC. Rakowe komórki macierzyste (CSC) powstają z normalnych komórek macierzystych, które przechodzą mutacje genowe. Inicjują nowotwory tworząc duże kolonie lub klony. Rakowe komórki macierzyste odgrywają ważną rolę w nowotworach złośliwych, dlatego skierowanie ich na cel może stanowić sposób na leczenie nowotworów.
Indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (iPSC) pochodzą z dorosłych komórek somatycznych. Ich pluripotencja jest sztucznie indukowana w laboratorium poprzez przeprogramowanie komórek somatycznych za pomocą genów i innych czynników. iPSC są jak embrionalne komórki macierzyste w proliferacji i różnicowaniu. Pierwszy iPSC został opracowany z mysich fibroblastów przez Yamanaka w 2006 roku. Od tego czasu kilka ludzkich iPSC zostało opracowanych z próbek specyficznych dla pacjenta. Ponieważ genetyka pacjenta znajduje odzwierciedlenie w genetyce komórek iPSC, te przeprogramowane komórki somatyczne są wykorzystywane do modelowania chorób genetycznych i zrewolucjonizowały badania nad zaburzeniami genetycznymi człowieka.
Model to zwierzę lub komórki, które wykazują wszystkie lub niektóre procesy patologiczne obserwowane w rzeczywistej chorobie. Dostępność modelu eksperymentalnego jest ważna dla zrozumienia rozwoju choroby na poziomie komórkowym i molekularnym, co pomaga w opracowaniu terapii do leczenia. Model pomaga w zrozumieniu rozwoju choroby i testowaniu potencjalnych metod leczenia. Na przykład, można zidentyfikować skuteczne cele leków za pomocą modelu lub przeprowadzić badanie przesiewowe małych cząsteczek, które mogą zmniejszyć nasilenie i zatrzymać postęp choroby. Modele zwierzęce są używane od dawna, ale mają kilka wad. Ponadto modele zwierzęce nie nadają się do zaburzeń genetycznych ze względu na różnice genetyczne. Obecnie ludzkie komórki macierzyste (embrionalne i indukowane pluripotencjalne) są coraz częściej wykorzystywane do modelowania ludzkich chorób.
Modelowanie choroby za pomocą ludzkich iPSC zostało pomyślnie przeprowadzone od kilku lat Warunki takich jak stwardnienie boczne, zaburzenia krwi, cukrzyca, choroba Huntingtona, rdzeniowy zanik mięśni itp. Istnieje wiele ludzkie modele iPSC chorób układu nerwowego człowieka, wrodzonych chorób serca i innych chorób genetycznych nieporządeks.
Jednak model albinizmu ludzkiego iPSC nie był dostępny do 11 stycznia 2022 r., kiedy naukowcy z National Eye Institute (NEI), który jest częścią National Institutes of Health (NIH), poinformowali o opracowaniu modelu in vitro opartego na ludzkim iPSC dla bielactwo oczno-skórne (OCA)
Albinizm oczno-skórny (OCA) to: Zaburzenia genetyczne wpływając na pigmentację oczu, skóry i włosów. Pacjenci cierpią na problemy z oczami, takie jak zmniejszona ostrość wzroku najlepiej skorygowanej, zmniejszona pigmentacja oka, nieprawidłowości w rozwoju dołka i/lub nieprawidłowe skrzyżowanie włókien nerwu wzrokowego. Uważa się, że poprawa pigmentacji oczu może zapobiec lub uratować niektóre wady wzroku.
Naukowcy opracowali model in vitro do badania defektów pigmentacji ludzkiego nabłonka barwnikowego siatkówki (RPE) i wykazali, że siatkówka Tkanka nabłonka barwnikowego pobrana in vitro od pacjentów odzwierciedla defekty pigmentacji obserwowane w albinizmie. Jest to bardzo interesujące ze względu na fakt, że zwierzęce modele albinizmu są nieodpowiednie, a liczba ludzkich linii komórkowych do badania melanogenezy i defektów pigmentacji jest ograniczona. Pochodzące od pacjenta komórki iPSC OCA1A i OCA2 opracowane w tym badaniu mogą stanowić odnawialne i odtwarzalne źródło komórek do wytwarzania docelowych typów komórek i/lub tkanek. Tkanki OCA uzyskane in vitro i OCA-iRPE pozwolą na głębsze zrozumienie sposobu powstawania melaniny i identyfikację cząsteczek zaangażowanych w defekty pigmentacyjne, a także dalsze badanie różnic molekularnych i/lub fizjologicznych.
Jest to bardzo znaczący krok naprzód w kierunku leczenia schorzeń związanych z albinizmem oczno-skórnym (OCA).
***
Referencje:
- Avior, Y., Sagi, I. & Benvenisty, N. Pluripotencjalne komórki macierzyste w modelowaniu chorób i odkrywaniu leków. Nat Rev Mol Cell Biol 17, 170-182 (2016). https://doi.org/10.1038/nrm.2015.27
- Chamberlain S., 2016. Modelowanie chorób z wykorzystaniem ludzkich iPSC. Human Molecular Genetics, tom 25, wydanie R2, 1 października 2016 r., strony R173–R181, https://doi.org/10.1093/hmg/ddw209
- Bai X., 2020. Modelowanie chorób na bazie komórek macierzystych i terapia komórkowa. Ogniwa 2020, 9(10), 2193; https://doi.org/10.3390/cells9102193
- Jerzego A., i wsp 2022. Modelowanie choroby in vitro albinizmu oczno-skórnego typu I i II przy użyciu indukowanego przez człowieka nabłonka barwnikowego siatkówki pochodzącego z pluripotencjalnych komórek macierzystych (2022). Raporty o komórkach macierzystych. Tom 17, wydanie 1, P173-186, 11 stycznia 2022 DOI: https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2021.11.016
***
