Scientists have developed the first patient-derived stem cell modell of albinism. The model will help studying eye conditions related to oculocutaneous albinism (OCA).
Sőssejtek szakszerűtlenek. Nem tudnak semmilyen meghatározott funkciót ellátni a szervezetben, de képesek osztódni és megújulni hosszú időn keresztül, és lehetőségük van arra, hogy specializálódjanak, és a testben sokféle típusba fejlődjenek, például izomsejtekké, vérsejtekké, agysejtekké stb.
Stem cells are present in our bodies at all stages of life, from embrió to adulthood. Embryonic stem cells (ESCs) or fetal őssejtek a legkorábbi stádiumban láthatók, míg a felnőtt őssejtek, amelyek a szervezet helyreállító rendszereként szolgálnak, felnőttkorban.
Stem cells can be grouped into four: embryonic stem cells (ESCs), adult stem cells, rák 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.
Az indukált pluripotens őssejtek (iPSC) felnőtt szomatikus sejtekből származnak. Pluripotenciájukat a laboratóriumban mesterségesen indukálják a szomatikus sejtek gének és más tényezők révén történő átprogramozásával. Az iPSC-k olyanok, mint az embrionális őssejtek a proliferációban és a differenciálódásban. Az első iPSC-t rágcsáló fibroblasztokból fejlesztette ki Yamanaka 2006-ban. Azóta számos humán iPSC-t fejlesztettek ki betegspecifikus mintákból. Mivel a páciens genetikája tükröződik az iPSC-k genetikájában, ezeket az újraprogramozott szomatikus sejteket genetikai betegségek modellezésére használják, és forradalmasították az emberi genetikai rendellenességek tanulmányozását.
A modell olyan állat vagy sejtek, amelyek a tényleges betegségben megfigyelt kóros folyamatok mindegyikét vagy egy részét megjelenítik. A kísérleti modell elérhetősége fontos a betegség sejt- és molekuláris szintű fejlődésének megértéséhez, ami segít a kezelésre alkalmas terápiák kidolgozásában. A modell segít megérteni, hogyan alakul a betegség, és tesztelni lehet a lehetséges kezelési módszereket. Például egy modell segítségével azonosíthatók hatékony gyógyszercélpontok, vagy olyan kis molekulák szűrhetők, amelyek csökkenthetik a betegség súlyosságát és megállíthatják a betegség progresszióját. Az állatmodelleket régóta használják, de számos hátrányuk van. Ezenkívül az állatmodellek nem alkalmasak genetikai rendellenességekre a genetikai eltérések miatt. Manapság az emberi őssejteket (embrionális és indukált pluripotens) egyre gyakrabban használják emberi betegségek modellezésére.
A humán iPSC-k segítségével történő betegségmodellezést többen is sikeresen elvégezték Körülmények mint például a laterális szklerózis, vérbetegségek, cukorbetegség, Huntington-kór, spinális izomsorvadás stb. emberi iPSC modellek of human neural diseases, congenital heart diseases and other genetic rendellenességs.
Az albinizmus humán iPSC-modellje azonban csak 11. január 2022-ig állt rendelkezésre, amikor is a National Eye Institute (NEI) tudósai, amely a National Institutes of Health (NIH) része, humán iPSC-alapú in vitro modell kifejlesztéséről számoltak be. oculocutan albinizmus (OCA)
Oculocutaneous albinism (OCA) is a genetikai rendellenesség 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 retina 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.
Ez egy nagyon jelentős előrelépés az oculocutan albinizmussal (OCA) kapcsolatos állapotok kezelése felé.
***
Referenciák:
- Avior, Y., Sagi, I. & Benvenisty, N. Pluripotens őssejtek a betegségek modellezésében és a gyógyszerkutatásban. Nat Rev Mol Cell Biol. 17, 170–182 (2016). https://doi.org/10.1038/nrm.2015.27
- Chamberlain S., 2016. Betegségmodellezés humán iPSC-kkel. Human Molecular Genetics, 25. kötet, R2. szám, 1. október 2016., R173–R181. oldal, https://doi.org/10.1093/hmg/ddw209
- Bai X., 2020. Őssejt-alapú betegségek modellezése és sejtterápia. Cells 2020, 9(10), 2193; https://doi.org/10.3390/cells9102193
- George A., et al 2022. Az I. és II. típusú okulokután albinizmus in vitro betegségmodellezése humán indukált pluripotens őssejt-eredetű retinális pigment epitélium felhasználásával (2022). Őssejtjelentések. 17. kötet, 1. szám, P173-186, 11. január 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2021.11.016
***
