Zinātnieki ir izstrādājuši pirmo no pacienta atvasināto albīnisma cilmes šūnu modeli. Modelis palīdzēs pētīt acu apstākļus, kas saistīti ar okulocutano albīnismu (OCA).
Stem šūnas ir nespecializēti. Viņi nevar veikt nekādas īpašas funkcijas organismā, bet tie var sadalīties un atjaunoties ilgu laiku, un tiem ir iespēja specializēties un attīstīties dažādos ķermeņa veidos, piemēram, muskuļu šūnās, asins šūnās, smadzeņu šūnās utt.
Cilmes šūnas atrodas mūsu ķermenī visos dzīves posmos, no embrija līdz pieauguša cilvēka vecumam. Embrionālās cilmes šūnas (ESC) vai auglis cilmes šūnas tiek novērotas agrīnā stadijā, savukārt pieaugušo cilmes šūnas, kas kalpo kā ķermeņa atjaunošanas sistēma, tiek novērotas pieaugušā vecumā.
Cilmes šūnas var iedalīt četrās grupās: embrionālās cilmes šūnas (ESC), pieaugušo cilmes šūnas, vēža cilmes šūnas (CSC) un inducētās pluripotentās cilmes šūnas (iPSC). Embrionālās cilmes šūnas (ESC) ir iegūtas no zīdītāju embriju blastocistu stadijas iekšējām masas šūnām, kas ir trīs līdz piecas dienas vecas. Tās var neierobežotu laiku pašatjaunoties un diferencēties visu trīs dīgļu slāņu šūnu tipos. No otras puses, pieaugušo cilmes šūnas kalpo kā labošanas sistēma, lai uzturētu šūnu homeostāzi audos. Tās var aizstāt atmirušās vai ievainotās šūnas, bet tām ir ierobežots proliferācijas un diferenciācijas potenciāls salīdzinājumā ar ESC. Vēža cilmes šūnas (CSC) rodas no normālām cilmes šūnām, kurās tiek veiktas gēnu mutācijas. Viņi ierosina audzējus, veidojot lielu koloniju vai klonus. Vēža cilmes šūnām ir svarīga loma ļaundabīgos audzējos, tāpēc mērķēšana uz tām varētu būt veids, kā ārstēt vēzi.
Inducētās pluripotentās cilmes šūnas (iPSC) ir iegūtas no pieaugušo somatiskajām šūnām. To pluripotence tiek mākslīgi izraisīta laboratorijā, pārprogrammējot somatiskās šūnas, izmantojot gēnus un citus faktorus. iPSC ir kā embriju cilmes šūnas proliferācijā un diferenciācijā. Pirmo iPSC no peļu fibroblastiem izstrādāja Yamanaka 2006. gadā. Kopš tā laika vairāki cilvēka iPSC ir izstrādāti no pacientam specifiskiem paraugiem. Tā kā pacienta ģenētika ir atspoguļota iPSC ģenētikā, šīs pārprogrammētās somatiskās šūnas tiek izmantotas ģenētisko slimību modelēšanai un ir mainījušas cilvēka ģenētisko traucējumu izpēti.
Modelis ir dzīvnieks vai šūnas, kas parāda visus vai dažus patoloģiskos procesus, kas novēroti faktiskā slimībā. Eksperimentālā modeļa pieejamība ir svarīga, lai izprastu slimības attīstību šūnu un molekulārā līmenī, kas palīdz izstrādāt ārstēšanas terapiju. Modelis palīdz izprast, kā slimība attīstās, un pārbaudīt iespējamās ārstēšanas pieejas. Piemēram, var identificēt efektīvus zāļu mērķus, izmantojot modeli vai skrīningu mazām molekulām, kas varētu samazināt slimības smagumu un apturēt slimības progresēšanu. Dzīvnieku modeļi ir izmantoti jau sen, taču tiem ir vairāki trūkumi. Turklāt dzīvnieku modeļi nav piemēroti ģenētiskiem traucējumiem ģenētisko atšķirību dēļ. Tagad cilvēka slimību modelēšanai arvien vairāk tiek izmantotas cilvēka cilmes šūnas (embrionālās un inducētās pluripotentās šūnas).
Slimību modelēšana, izmantojot cilvēka iPSC, ir veiksmīgi veikta vairākos gadījumos apstākļi piemēram, laterālā skleroze, asins slimības, diabēts, Hantingtona slimība, mugurkaula muskuļu atrofija utt. Ir daudz cilvēka iPSC modeļi cilvēka nervu slimībām, iedzimtām sirds slimībām un citiem ģenētiskiem traucējumiem.
Tomēr cilvēka iPSC albīnisma modelis nebija pieejams līdz 11. gada 2022. janvārim, kad Nacionālā acu institūta (NEI), kas ir daļa no Nacionālajiem veselības institūtiem (NIH), zinātnieki ziņoja par cilvēka iPSC balstīta in vitro modeļa izstrādi. okulocutāns albīnisms (OCA)
Oculocutaneous albinism (OCA) ir ģenētiska slimība, kas ietekmē pigmentāciju acīs, ādā un matos. Pacienti cieš no acu problēmām, piemēram, samazināts vislabāk koriģētais redzes asums, samazināta acu pigmentācija, anomālijas fovea attīstībā un/vai redzes nerva šķiedru patoloģiska krustošanās. Tiek uzskatīts, ka acu pigmentācijas uzlabošana varētu novērst vai glābt dažus redzes defektus.
Pētnieki izstrādāja in vitro modeli cilvēka tīklenes pigmenta epitēlija (RPE) pigmentācijas defektu izpētei un parādīja, ka tīklenes pigmenta epitēlija audi, kas iegūti in vitro no pacientiem, apkopo pigmentācijas defektus, kas novēroti albīnismā. Tas ir ļoti interesanti, ņemot vērā faktu, ka albīnisma dzīvnieku modeļi nav piemēroti un ir ierobežotas cilvēka šūnu līnijas, lai pētītu melanoģenēzi un pigmentācijas defektus. Šajā pētījumā izstrādātie no pacienta iegūtie OCA1A- un OCA2-iPSC var būt atjaunojams un reproducējams šūnu avots mērķa šūnu un/vai audu tipu ražošanai. In vitro iegūtie OCA audi un OCA-iRPE ļaus dziļāk izprast, kā notiek melanīna veidošanās, un identificēs pigmentācijas defektos iesaistītās molekulas, kā arī turpmāk pētīs molekulārās un/vai fizioloģiskās atšķirības.
Tas ir ļoti nozīmīgs solis uz priekšu, lai sasniegtu mērķi ārstēt ar okulokutānu albīnismu (OCA) saistītus stāvokļus.
***
Norādes:
- Avior, Y., Sagi, I. & Benvenisty, N. Pluripotent cilmes šūnas slimību modelēšanā un zāļu atklāšanā. Nat Rev Mol Cell Biol 17, 170–182 (2016). https://doi.org/10.1038/nrm.2015.27
- Chamberlain S., 2016. Slimību modelēšana, izmantojot cilvēka iPSC. Human Molecular Genetics, 25. sējums, R2 izdevums, 1. gada 2016. oktobris, R173.–R181. lpp. https://doi.org/10.1093/hmg/ddw209
- Bai X., 2020. Uz cilmes šūnām balstītu slimību modelēšana un šūnu terapija. Šūnas 2020, 9(10), 2193; https://doi.org/10.3390/cells9102193
- Džordžs A., un citi 2022. In vitro slimību modelēšana okulocūtā albinisma I un II tipa, izmantojot cilvēka izraisītu pluripotentu cilmes šūnu iegūto tīklenes pigmenta epitēliju (2022). Ziņojumi par cilmes šūnām. 17. sējums, 1. izdevums, P173-186, 11. gada 2022. janvāris DOI: https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2021.11.016
***
