Scientists have developed the first patient-derived stem cell model of albinism. The model will help studying eye conditions related to oculocutaneous albinism (OCA).
Scelule tem sunt nespecializați. Ei nu pot îndeplini nicio funcție specifică în organism, dar se pot împărți și reînnoi pe o perioadă lungă de timp și au potențialul de a se specializa și de a se dezvolta în multe tipuri diferite în organism, cum ar fi celulele musculare, celulele sanguine, celulele creierului etc.
Stem cells are present in our bodies at all stages of life, from embrion to adulthood. Embryonic stem cells (ESCs) or fetal Celulele stem sunt văzute în stadiul incipient, în timp ce celulele stem adulte care servesc ca sistem de reparare pentru organism sunt văzute la vârsta adultă.
Stem cells can be grouped into four: embryonic stem cells (ESCs), adult stem cells, cancer 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.
Celulele stem pluripotente induse (iPSC) sunt derivate din celule somatice adulte. Pluripotenta lor este indusa artificial in laborator prin reprogramarea celulelor somatice prin gene si alti factori. iPSC-urile sunt ca celulele stem embrionare în proliferare și diferențiere. Primul iPSC a fost dezvoltat din fibroblaste murine de către Yamanaka în 2006. De atunci, mai multe iPSC umane au fost dezvoltate din probe specifice pacientului. Deoarece genetica pacientului se reflectă în genetica iPSC-urilor, aceste celule somatice reprogramate sunt folosite pentru a modela boli genetice și au revoluționat studiul tulburărilor genetice umane.
Un model este un animal sau celule care prezintă toate sau unele dintre procesele patologice observate într-o boală reală. Disponibilitatea unui model experimental este importantă pentru înțelegerea dezvoltării bolii la nivel celular și molecular, ceea ce ajută la dezvoltarea terapiilor de tratat. Un model ajută la înțelegerea modului în care se dezvoltă boala și la testarea potențialelor abordări de tratament. De exemplu, se pot identifica ținte eficiente de droguri cu ajutorul unui model sau pot analiza molecule mici care ar putea reduce severitatea și ar putea opri progresia bolii. Modelele animale au fost folosite de mult timp, dar au mai multe dezavantaje. În plus, modelele animale sunt nepotrivite pentru tulburări genetice din cauza neasemănărilor genetice. Acum, celulele stem umane (embrionare și pluripotente induse) sunt din ce în ce mai folosite pentru a modela bolile umane.
Modelarea bolii folosind iPSC-uri umane a fost realizată cu succes de mai multe Condiții cum ar fi scleroza laterală, tulburările de sânge, diabetul, boala Huntington, atrofia musculară spinală etc. Există un număr bun de modele umane iPSC of human neural diseases, congenital heart diseases and other genetic tulburares.
Cu toate acestea, modelul iPSC uman al albinismului nu a fost disponibil până la 11 ianuarie 2022, când oamenii de știință de la Institutul Național pentru Ochi (NEI), care face parte din Institutul Național de Sănătate (NIH), au raportat dezvoltarea unui model in vitro bazat pe iPSC uman pentru albinism oculocutanat (OCA)
Oculocutaneous albinism (OCA) is a tulburare genetică 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 retiniană 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.
Acesta este un pas foarte important înainte spre obiectivul tratamentului afecțiunilor legate de albinismul oculocutanat (OCA).
***
Referinte:
- Avior, Y., Sagi, I. & Benvenisty, N. Celulele stem pluripotente în modelarea bolii și descoperirea medicamentelor. Nat Rev Mol Cell Biol 17, 170–182 (2016). https://doi.org/10.1038/nrm.2015.27
- Chamberlain S., 2016. Modelarea bolii folosind iPSC-uri umane. Genetica moleculară umană, volumul 25, numărul R2, 1 octombrie 2016, paginile R173–R181, https://doi.org/10.1093/hmg/ddw209
- Bai X., 2020. Modelarea bolilor bazate pe celule stem și terapia celulară. Cells 2020, 9(10), 2193; https://doi.org/10.3390/cells9102193
- George A., et al 2022. Modelarea bolii in vitro a albinismului oculocutanat de tip I și II utilizând epiteliul pigmentar retinian derivat din celule stem pluripotente induse de om (2022). Rapoarte de celule stem. Volumul 17, Numărul 1, P173-186, 11 ianuarie 2022 DOI: https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2021.11.016
***
