Scientists have developed the first patient-derived stem cell μοντέλο of albinism. The model will help studying eye conditions related to oculocutaneous albinism (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 έμβρυο to adulthood. Embryonic stem cells (ESCs) or fetal стволови клетки εμφανίζονται στο πρώιμο στάδιο, ενώ τα ενήλικα βλαστοκύτταρα που χρησιμεύουν ως σύστημα επισκευής για το σώμα εμφανίζονται στην ενήλικη ζωή.
Stem cells can be grouped into four: embryonic stem cells (ESCs), adult stem cells, Καρκίνος 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.
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 of human neural diseases, congenital heart diseases and other genetic διαταραχήs.
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)
Oculocutaneous albinism (OCA) is a γενετική διαταραχή 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 τον αμφιβληστροειδή 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.
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
***
