A tudósok kidolgozták az albinizmus első, páciensből származó őssejtmodelljét. A modell segít az oculocutan albinizmussal (OCA) kapcsolatos szembetegségek tanulmányozásában.
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.
Az őssejtek életünk minden szakaszában jelen vannak szervezetünkben, az embriótól a felnőttkorig. Embrionális őssejtek (ESC) vagy magzati őssejtek őssejtek a legkorábbi stádiumban láthatók, míg a felnőtt őssejtek, amelyek a szervezet helyreállító rendszereként szolgálnak, felnőttkorban.
Az őssejtek négy csoportba sorolhatók: embrionális őssejtek (ESC), felnőtt őssejtek, rákos őssejtek (CSC) és indukált pluripotens őssejtek (iPSC). Az embrionális őssejtek (ESC) az emlős embrió blasztociszta stádiumában lévő belső tömegsejtekből származnak, amelyek három-öt naposak. Korlátlan ideig képesek önmegújulni, és mindhárom csíraréteg sejttípusaira differenciálódnak. Másrészt a felnőtt őssejtek javítórendszerként szolgálnak a sejt homeosztázisának fenntartásához a szövetekben. Helyettesíthetik az elhalt vagy sérült sejteket, de korlátozott a proliferációs és differenciálódási potenciáljuk az ESC-ekhez képest. A rákos őssejtek (CSC-k) normál őssejtekből származnak, amelyek génmutáción mennek keresztül. Nagy telepet vagy klónokat képező daganatokat indítanak el. A rákos őssejtek fontos szerepet játszanak a rosszindulatú daganatokban, ezért célzásuk a rákos megbetegedések kezelésének módja lehet.
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 emberi idegrendszeri betegségek, veleszületett szívbetegségek és egyéb genetikai rendellenességek.
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)
Az okulokután albinizmus (OCA) egy genetikai rendellenesség, amely befolyásolja a szem, a bőr és a haj pigmentációját. A betegek olyan szemproblémákkal küzdenek, mint a csökkent legjobban korrigált látásélesség, csökkent szem pigmentáció, rendellenességek a fovea fejlődésében és/vagy a látóidegrostok kóros kereszteződése. Úgy gondolják, hogy a szem pigmentációjának javítása megelőzhet vagy megmenthet egyes látászavarokat.
A kutatók in vitro modellt dolgoztak ki a humán retina pigment epitélium (RPE) pigmentációs hibáinak tanulmányozására, és kimutatták, hogy a betegektől in vitro származó retina pigment epitélium szövet ismétli az albinizmusban észlelt pigmentációs hibákat. Ez nagyon érdekes, tekintettel arra a tényre, hogy az albinizmus állatmodelljei alkalmatlanok, és korlátozott számú emberi sejtvonal áll rendelkezésre a melanogenezis és a pigmentációs hibák tanulmányozására. Az ebben a vizsgálatban kifejlesztett, betegektől származó OCA1A- és OCA2-iPSC-k megújuló és reprodukálható sejtforrások lehetnek a célsejt- és/vagy szövettípusok előállításához. Az in vitro eredetű OCA szövetek és az OCA-iRPE lehetővé teszik a melanin képződésének mélyebb megértését, valamint a pigmentációs hibákban szerepet játszó molekulák azonosítását, valamint a molekuláris és/vagy fiziológiai különbségek további vizsgálatát.
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
***
