Вчені розробили першу модель альбінізму на основі стовбурових клітин пацієнта. Модель допоможе у вивченні захворювань очей, пов’язаних з очно-шкірним альбінізмом (OCA).
Sтемні клітини є неспеціалізованими. Вони не можуть виконувати будь-яку конкретну функцію в організмі, але вони можуть ділитися і оновлюватися протягом тривалого часу і мають потенціал для того, щоб стати спеціалізованими і розвинути в організмі багато різних типів, таких як м’язові клітини, клітини крові, клітини мозку тощо.
Stem cells are present in our bodies at all stages of life, from embryo to adulthood. Embryonic stem cells (ESCs) or fetal Стовбурові клітини are seen in the earliest stage while adult stem cells which serve as a repair system for the body are seen in adulthood.
Стовбурові клітини можна згрупувати в чотири групи: ембріональні стовбурові клітини (ESC), дорослі стовбурові клітини, ракові стовбурові клітини (CSC) та індуковані плюрипотентні стовбурові клітини (iPSC). Ембріональні стовбурові клітини (ЕСК) отримують з клітин внутрішньої маси ембріона ссавців на стадії бластоцисти, віком від трьох до п’яти днів. Вони можуть самовідновлюватися необмежено і диференціюватися на типи клітин усіх трьох зародкових листків. З іншого боку, дорослі стовбурові клітини служать системою відновлення для підтримки клітинного гомеостазу в тканинах. Вони можуть замінювати мертві або пошкоджені клітини, але мають обмежений потенціал проліферації та диференціювання в порівнянні з ESC. Ракові стовбурові клітини (РСК) виникають із нормальних стовбурових клітин, які зазнають генних мутацій. Вони ініціюють пухлини, утворюючи великі колонії або клони. Ракові стовбурові клітини відіграють важливу роль у злоякісних пухлинах, тому націлювання на них може стати способом лікування раку.
Індуковані плюрипотентні стовбурові клітини (ІПСК) отримують із дорослих соматичних клітин. Їх плюрипотентність штучно індукується в лабораторії шляхом перепрограмування соматичних клітин за допомогою генів та інших факторів. ІПСК подібні до ембріональних стовбурових клітин у проліферації та диференціації. Перший iPSC був розроблений з мишачих фібробластів Яманакою в 2006 році. З тих пір кілька людських iPSC було розроблено із зразків для конкретних пацієнтів. Оскільки генетика пацієнта відображається в генетиці iPSC, ці перепрограмовані соматичні клітини використовуються для моделювання генетичних захворювань і зробили революцію у вивченні генетичних захворювань людини.
Модель – це тварина або клітини, які відображають всі або деякі патологічні процеси, що спостерігаються при фактичному захворюванні. Наявність експериментальної моделі важлива для розуміння розвитку захворювання на клітинному та молекулярному рівнях, що допомагає у розробці методів лікування. Модель допомагає зрозуміти, як розвивається хвороба, і перевірити потенційні підходи до лікування. Наприклад, можна визначити ефективні мішені ліків за допомогою моделі або скринінгу малих молекул, які могли б зменшити тяжкість та зупинити прогресування захворювання. Моделі тварин давно використовуються, але мають ряд недоліків. Крім того, моделі тварин непридатні для генетичних розладів через генетичні відмінності. Зараз стовбурові клітини людини (ембріональні та індуковані плюрипотентні) все частіше використовуються для моделювання захворювань людини.
Моделювання захворювань з використанням людських iPSC було успішно проведено протягом кількох років Умови таких як бічний склероз, захворювання крові, цукровий діабет, хвороба Гентінгтона, спінальна м'язова атрофія тощо. Існує велика кількість людські моделі iPSC нервових захворювань людини, вроджених вад серця та інших генетичних порушень.
Проте людська модель альбінізму iPSC не була доступна до 11 січня 2022 року, коли вчені з Національного інституту ока (NEI), який входить до складу Національного інституту здоров’я (NIH), повідомили про розробку моделі in vitro на основі iPSC людини для очно-шкірний альбінізм (OCA)
Окуло-шкірний альбінізм (ОКА) - це генетичне захворювання, яке впливає на пігментацію очей, шкіри та волосся. Пацієнти страждають від проблем з очима, таких як зниження гостроти зору, що найкраще коригується, зниження пігментації ока, аномалії розвитку ямки та/або аномальне перетин волокон зорового нерва. Вважається, що поліпшення пігментації очей може запобігти або врятувати деякі дефекти зору.
Дослідники розробили модель in vitro для вивчення дефектів пігментації пігментного епітелію сітківки людини (RPE) і показали, що тканина пігментного епітелію сітківки, отримана in vitro від пацієнтів, повторює дефекти пігментації, які спостерігаються при альбінізмі. Це дуже цікаво з огляду на той факт, що тваринні моделі альбінізму непридатні, а людські клітинні лінії обмежені для вивчення меланогенезу та дефектів пігментації. Отримані пацієнтом OCA1A- та OCA2-iPSC, розроблені в цьому дослідженні, можуть бути відновлюваним і відтворюваним джерелом клітин для виробництва клітин-мішеней та/або типів тканин. Отримані in vitro тканини OCA та OCA-iRPE дозволять глибше зрозуміти, як відбувається утворення меланіну, і ідентифікувати молекули, які беруть участь у дефектах пігментації, і додатково досліджувати молекулярні та/або фізіологічні відмінності.
Це дуже значний крок вперед до мети лікування захворювань, пов’язаних з очно-шкірним альбінізмом (ОКА).
***
Список використаної літератури:
- Avior, Y., Sagi, I. & Benvenisty, N. Плюрипотентні стовбурові клітини в моделюванні захворювань та відкритті ліків. Nat Rev Mol Cell Biol 17, 170–182 (2016). https://doi.org/10.1038/nrm.2015.27
- Чемберлен С., 2016. Моделювання захворювання за допомогою ІПСК людини. Молекулярна генетика людини, том 25, випуск R2, 1 жовтня 2016 р., сторінки R173–R181, https://doi.org/10.1093/hmg/ddw209
- Bai X., 2020. Моделювання захворювань на основі стовбурових клітин і клітинна терапія. Клітини 2020, 9(10), 2193; https://doi.org/10.3390/cells9102193
- Джордж А., та ін 2022. Моделювання кожно-шкірного альбінізму типу I та II in vitro з використанням індукованого людиною плюрипотентного пігментного епітелію сітківки стовбурових клітин (2022). Звіти про стовбурові клітини. Том 17, випуск 1, P173-186, 11 січня 2022 р. DOI: https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2021.11.016
***
