Οι επιστήμονες ανέπτυξαν το πρώτο μοντέλο βλαστοκυττάρων αλβινισμού που προέρχεται από ασθενή. Το μοντέλο θα βοηθήσει στη μελέτη των οφθαλμικών καταστάσεων που σχετίζονται με τον οφθαλμοδερματικό αλμπινισμό (OCA).
Sπροσωρινά κύτταρα είναι μη εξειδικευμένοι. Δεν μπορούν να κάνουν κάποια συγκεκριμένη λειτουργία στο σώμα, αλλά μπορούν να διαιρεθούν και να ανανεωθούν για μεγάλο χρονικό διάστημα και έχουν τη δυνατότητα να εξειδικευτούν και να εξελιχθούν σε πολλούς διαφορετικούς τύπους στο σώμα, όπως μυϊκά κύτταρα, κύτταρα αίματος, εγκεφαλικά κύτταρα κ.λπ.
Stem cells are present in our bodies at all stages of life, from embryo to adulthood. Embryonic stem cells (ESCs) or fetal стволови клетки are seen in the earliest stage while adult stem cells which serve as a repair system for the body are seen in adulthood.
Τα βλαστοκύτταρα μπορούν να ομαδοποιηθούν σε τέσσερα: εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα (ESC), ενήλικα βλαστοκύτταρα, καρκινικά βλαστοκύτταρα (CSCs) και επαγόμενα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα (iPSCs). Τα εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα (ESCs) προέρχονται από κύτταρα εσωτερικής μάζας του σταδίου βλαστοκύστης του εμβρύου θηλαστικού που είναι τριών έως πέντε ημερών. Μπορούν να αυτοανανεώνονται επ' αόριστον και να διαφοροποιούνται σε κυτταρικούς τύπους και των τριών βλαστικών στοιβάδων. Από την άλλη πλευρά, τα ενήλικα βλαστοκύτταρα χρησιμεύουν ως σύστημα επιδιόρθωσης για τη διατήρηση της ομοιόστασης των κυττάρων στους ιστούς. Μπορούν να αντικαταστήσουν νεκρά ή τραυματισμένα κύτταρα, αλλά έχουν περιορισμένη δυνατότητα πολλαπλασιασμού και διαφοροποίησης σε σύγκριση με τα ESCs. Τα καρκινικά βλαστοκύτταρα (CSCs) προέρχονται από φυσιολογικά βλαστοκύτταρα που υφίστανται γονιδιακές μεταλλάξεις. Ξεκινούν όγκους σχηματίζοντας μια μεγάλη αποικία ή κλώνους. Τα καρκινικά βλαστοκύτταρα διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στους κακοήθεις όγκους, επομένως η στόχευσή τους θα μπορούσε να προσφέρει έναν τρόπο θεραπείας των καρκίνων.
Τα επαγόμενα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα (iPSCs) προέρχονται από ενήλικα σωματικά κύτταρα. Η πολυδύναμή τους προκαλείται τεχνητά στο εργαστήριο με τον επαναπρογραμματισμό των σωματικών κυττάρων μέσω γονιδίων και άλλων παραγόντων. Τα iPSC είναι σαν τα εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα σε πολλαπλασιασμό και διαφοροποίηση. Το πρώτο iPSC αναπτύχθηκε από ινοβλάστες ποντικού από την Yamanaka το 2006. Έκτοτε, έχουν αναπτυχθεί αρκετά ανθρώπινα iPSC από δείγματα ειδικά για ασθενείς. Δεδομένου ότι η γενετική του ασθενούς αντανακλάται στη γενετική των iPSC, αυτά τα επαναπρογραμματισμένα σωματικά κύτταρα χρησιμοποιούνται για τη μοντελοποίηση γενετικών ασθενειών και έχουν φέρει επανάσταση στη μελέτη των ανθρώπινων γενετικών διαταραχών.
Ένα μοντέλο είναι ένα ζώο ή κύτταρα που εμφανίζουν όλες ή μερικές από τις παθολογικές διεργασίες που παρατηρούνται σε μια πραγματική ασθένεια. Η διαθεσιμότητα ενός πειραματικού μοντέλου είναι σημαντική για την κατανόηση της ανάπτυξης της νόσου σε κυτταρικό και μοριακό επίπεδο που βοηθά στην ανάπτυξη θεραπειών για θεραπεία. Ένα μοντέλο βοηθά στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο αναπτύσσεται η ασθένεια και στη δοκιμή πιθανών θεραπευτικών προσεγγίσεων. Για παράδειγμα, μπορεί κανείς να εντοπίσει αποτελεσματικούς στόχους φαρμάκων με τη βοήθεια ενός μοντέλου ή να ελέγξει μικρά μόρια που θα μπορούσαν να μειώσουν τη σοβαρότητα και να σταματήσουν την εξέλιξη της νόσου. Τα μοντέλα ζώων έχουν χρησιμοποιηθεί από καιρό αλλά έχουν αρκετά μειονεκτήματα. Επιπλέον, τα ζωικά μοντέλα είναι ακατάλληλα για γενετικές διαταραχές λόγω γενετικών ανομοιοτήτων. Τώρα, τα ανθρώπινα βλαστοκύτταρα (εμβρυϊκά και επαγόμενα πολυδύναμα) χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο για να μοντελοποιήσουν ανθρώπινες ασθένειες.
Η μοντελοποίηση ασθενειών με χρήση ανθρώπινων iPSC έχει γίνει με επιτυχία για πολλούς Συνθήκες όπως η πλευρική σκλήρυνση, οι διαταραχές του αίματος, ο διαβήτης, η νόσος του Huntington, η μυϊκή ατροφία της σπονδυλικής στήλης κ.λπ. Υπάρχει καλός αριθμός ανθρώπινα μοντέλα iPSC ανθρώπινων νευρικών παθήσεων, συγγενών καρδιοπαθειών και άλλων γενετικών διαταραχών.
Ωστόσο, το ανθρώπινο μοντέλο αλβινισμού iPSC δεν ήταν διαθέσιμο μέχρι τις 11 Ιανουαρίου 2022, όταν οι επιστήμονες στο Εθνικό Ινστιτούτο Οφθαλμών (NEI) που ανήκει στα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας (NIH) ανέφεραν την ανάπτυξη ενός ανθρώπινου μοντέλου in vitro που βασίζεται σε iPSC για οφθαλμοδερματικός αλβινισμός (OCA)
Ο οφθαλμοδερματικός αλβινισμός (OCA) είναι μια γενετική διαταραχή που επηρεάζει τη μελάγχρωση στα μάτια, το δέρμα και τα μαλλιά. Οι ασθενείς υποφέρουν οφθαλμικά προβλήματα όπως μειωμένη οπτική οξύτητα που διορθώνεται καλύτερα, μειωμένη οφθαλμική μελάγχρωση, ανωμαλίες στην ανάπτυξη του βοθρίου και/ή ανώμαλη διασταύρωση των οπτικών νευρικών ινών. Θεωρείται ότι η βελτίωση της μελάγχρωσης των ματιών θα μπορούσε να αποτρέψει ή να διασώσει ορισμένα από τα ελαττώματα της όρασης.
Οι ερευνητές ανέπτυξαν ένα μοντέλο in-vitro για τη μελέτη των ελαττωμάτων μελάγχρωσης στο ανθρώπινο χρωστικό επιθήλιο του αμφιβληστροειδούς (RPE) και έδειξαν ότι ο ιστός του επιθηλίου χρωστικής του αμφιβληστροειδούς που προέρχεται in vitro από ασθενείς ανακεφαλαιώνει τα ελαττώματα μελάγχρωσης που παρατηρούνται στον αλβινισμό. Αυτό είναι πολύ ενδιαφέρον δεδομένου του γεγονότος ότι τα ζωικά μοντέλα αλμπινισμού είναι ακατάλληλα και υπάρχουν περιορισμένες ανθρώπινες κυτταρικές σειρές για τη μελέτη της μελανογένεσης και των ελαττωμάτων μελάγχρωσης. Τα προερχόμενα από τον ασθενή OCA1A- και OCA2-iPSCs που αναπτύχθηκαν σε αυτή τη μελέτη μπορούν να είναι μια ανανεώσιμη και αναπαραγώγιμη πηγή κυττάρων για την παραγωγή τύπων κυττάρων-στόχων και/ή ιστών. Οι ιστοί OCA που προέρχονται από in vitro και το OCA-iRPE θα επιτρέψουν τη βαθύτερη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο λαμβάνει χώρα ο σχηματισμός μελανίνης και θα ταυτοποιήσουν τα μόρια που εμπλέκονται σε ελαττώματα της μελάγχρωσης και θα διερευνήσουν περαιτέρω μοριακές και/ή φυσιολογικές διαφορές.
Αυτό είναι ένα πολύ σημαντικό βήμα προς τα εμπρός προς τον στόχο της θεραπείας καταστάσεων που σχετίζονται με τον οφθαλμοδερματικό αλβινισμό (OCA).
***
αναφορές:
- Avior, Y., Sagi, I. & Benvenisty, N. Πολυδύναμα βλαστοκύτταρα στη μοντελοποίηση ασθενειών και στην ανακάλυψη φαρμάκων. Nat Rev Mol Cell Biol 17, 170–182 (2016). https://doi.org/10.1038/nrm.2015.27
- Chamberlain S., 2016. Μοντελοποίηση ασθενειών με χρήση ανθρώπινων iPSC. Human Molecular Genetics, Volume 25, Issue R2, 1 Οκτωβρίου 2016, Σελίδες R173–R181, https://doi.org/10.1093/hmg/ddw209
- Bai X., 2020. Μοντελοποίηση ασθενειών με βάση τα βλαστοκύτταρα και κυτταρική θεραπεία. Cells 2020, 9(10), 2193; https://doi.org/10.3390/cells9102193
- Γιώργος Α., et αϊ 2022. In vitro Μοντελοποίηση Νόσων Οφθαλμοδερματικού Αλμπινισμού Τύπου Ι και ΙΙ με χρήση πολυδύναμου επιθηλίου αμφιβληστροειδούς χρωστικής ουσίας που προέρχεται από ανθρώπινα βλαστικά κύτταρα (2022). Αναφορές Βλαστοκυττάρων. Τόμος 17, Τεύχος 1, P173-186, 11 Ιανουαρίου 2022 DOI: https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2021.11.016
***
