Vědci vyvinuli první model albinismu s kmenovými buňkami odvozenými od pacienta. Model pomůže studovat oční stavy související s okulokutánním albinismem (OCA).
Stem buňky jsou nespecializované. Nemohou vykonávat žádnou specifickou funkci v těle, ale mohou se dělit a obnovovat po dlouhou dobu a mají potenciál se specializovat a vyvinout v těle do mnoha různých typů, jako jsou svalové buňky, krvinky, mozkové buňky atd.
Kmenové buňky jsou přítomny v našem těle ve všech fázích života, od embrya až po dospělost. Embryonální kmenové buňky (ESC) nebo fetální kmenové buňky jsou pozorovány v nejranějším stádiu, zatímco dospělé kmenové buňky, které slouží jako opravný systém pro tělo, jsou pozorovány v dospělosti.
Kmenové buňky lze seskupit do čtyř: embryonální kmenové buňky (ESC), dospělé kmenové buňky, rakovinné kmenové buňky (CSC) a indukované pluripotentní kmenové buňky (iPSC). Embryonální kmenové buňky (ESC) pocházejí z buněk vnitřní hmoty ve stádiu blastocyst savčího embrya, které jsou staré tři až pět dní. Mohou se neomezeně samoobnovovat a diferencovat na buněčné typy všech tří zárodečných vrstev. Na druhé straně dospělé kmenové buňky slouží jako opravný systém k udržení buněčné homeostázy ve tkáních. Mohou nahradit mrtvé nebo poškozené buňky, ale ve srovnání s ESC mají omezený proliferační a diferenciační potenciál. Rakovinné kmenové buňky (CSC) pocházejí z normálních kmenových buněk, které procházejí genovými mutacemi. Iniciují nádory tvořící velkou kolonii nebo klony. Rakovinné kmenové buňky hrají důležitou roli u zhoubných nádorů, takže jejich zacílení by mohlo poskytnout způsob, jak léčit rakovinu.
Indukované pluripotentní kmenové buňky (iPSC) pocházejí z dospělých somatických buněk. Jejich pluripotence je uměle indukována v laboratoři přeprogramováním somatických buněk prostřednictvím genů a dalších faktorů. iPSC jsou jako embryonální kmenové buňky v proliferaci a diferenciaci. První iPSC vyvinul Yamanaka z myších fibroblastů v roce 2006. Od té doby bylo vyvinuto několik lidských iPSC ze vzorků specifických pro pacienta. Vzhledem k tomu, že genetika pacienta se odráží v genetice iPSC, tyto přeprogramované somatické buňky se používají k modelování genetických onemocnění a způsobily revoluci ve studiu lidských genetických poruch.
Model je zvíře nebo buňky, které vykazují všechny nebo některé patologické procesy pozorované u skutečného onemocnění. Dostupnost experimentálního modelu je důležitá pro pochopení vývoje onemocnění na buněčné a molekulární úrovni, což pomáhá při vývoji terapií k léčbě. Model pomáhá pochopit, jak se nemoc vyvíjí, a testovat potenciální léčebné přístupy. Například je možné identifikovat účinné cíle léčiv s pomocí modelu nebo screeningu malých molekul, které by mohly snížit závažnost a zastavit progresi onemocnění. Zvířecí modely se používají již dlouho, ale mají několik nevýhod. Dále jsou zvířecí modely nevhodné pro genetické poruchy kvůli genetickým odlišnostem. Nyní se lidské kmenové buňky (embryonální a indukované pluripotentní) stále více používají k modelování lidských nemocí.
Modelování onemocnění pomocí lidských iPSC bylo úspěšně provedeno u několika Podmínky laterální skleróza, krevní poruchy, cukrovka, Huntingtonova choroba, spinální svalová atrofie atd. Existuje mnoho lidské modely iPSC lidských nervových chorob, vrozených srdečních chorob a dalších genetických poruch.
Nicméně, lidský iPSC model albinismu nebyl k dispozici až do 11. ledna 2022, kdy vědci z National Eye Institute (NEI), který je součástí National Institutes of Health (NIH), oznámili vývoj lidského in vitro modelu založeného na iPSC. okulokutánní albinismus (OCA)
Okulokutánní albinismus (OCA) je genetická porucha postihující pigmentaci v oku, kůži a vlasech. Pacienti trpí očními problémy, jako je snížená nejlépe korigovaná zraková ostrost, snížená oční pigmentace, abnormality ve vývoji fovey a/nebo abnormální křížení vláken zrakového nervu. Předpokládá se, že zlepšení oční pigmentace by mohlo zabránit nebo zachránit některé z vad zraku.
Výzkumníci vyvinuli in-vitro model pro studium pigmentových defektů v lidském retinálním pigmentovém epitelu (RPE) a ukázali, že tkáň retinálního pigmentového epitelu získané in vitro od pacientů rekapituluje pigmentační defekty pozorované u albinismu. To je velmi zajímavé vzhledem ke skutečnosti, že zvířecí modely albinismu jsou nevhodné a pro studium melanogeneze a defektů pigmentace existuje jen omezené množství lidských buněčných linií. OCA1A- a OCA2-iPSC odvozené od pacienta vyvinuté v této studii mohou být obnovitelným a reprodukovatelným zdrojem buněk pro produkci cílových typů buněk a/nebo tkání. Tkáně OCA získané in vitro a OCA-iRPE umožní hlubší pochopení toho, jak probíhá tvorba melaninu, identifikují molekuly podílející se na defektech pigmentace a dále zkoumají molekulární a/nebo fyziologické rozdíly.
Jedná se o velmi významný krok vpřed směrem k cíli léčby stavů souvisejících s okulokutánním albinismem (OCA).
***
Reference:
- Avior, Y., Sagi, I. & Benvenisty, N. Pluripotentní kmenové buňky v modelování onemocnění a objevování léků. Nat Rev Mol Cell Biol 17, 170–182 (2016). https://doi.org/10.1038/nrm.2015.27
- Chamberlain S., 2016. Modelování onemocnění pomocí lidských iPSC. Human Molecular Genetics, svazek 25, vydání R2, 1. října 2016, strany R173–R181, https://doi.org/10.1093/hmg/ddw209
- Bai X., 2020. Modelování onemocnění na základě kmenových buněk a buněčná terapie. Cells 2020, 9(10), 2193; https://doi.org/10.3390/cells9102193
- George A., et al 2022. In vitro modelování onemocnění okulokutánního albinismu typu I a II pomocí lidských indukovaných pluripotentních retinálních pigmentových epitelů odvozených z kmenových buněk (2022). Zprávy o kmenových buňkách. Svazek 17, vydání 1, P173-186, 11. ledna 2022 DOI: https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2021.11.016
***
