Scientists have developed the first patient-derived stem cell model of albinism. The model will help studying eye conditions related to oculocutaneous albinism (OCA).
Stem stanice su nespecijalizirani. Oni ne mogu obavljati nikakvu specifičnu funkciju u tijelu, ali se mogu dijeliti i obnavljati tijekom dugog vremena i imaju potencijal da se specijaliziraju i razviju u mnogo različitih tipova u tijelu kao što su mišićne stanice, krvne stanice, moždane stanice itd.
Stem cells are present in our bodies at all stages of life, from zametak to adulthood. Embryonic stem cells (ESCs) or fetal Matične stanice vide se u najranijoj fazi, dok se odrasle matične stanice koje služe kao sustav za popravak tijela vide u odrasloj dobi.
Stem cells can be grouped into four: embryonic stem cells (ESCs), adult stem cells, Raka 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.
Inducirane pluripotentne matične stanice (iPSC) potječu od odraslih somatskih stanica. Njihova pluripotencija se umjetno inducira u laboratoriju reprogramiranjem somatskih stanica putem gena i drugih čimbenika. iPSC su poput embrionalnih matičnih stanica u proliferaciji i diferencijaciji. Prvi iPSC razvio je Yamanaka iz mišjih fibroblasta 2006. Od tada je nekoliko ljudskih iPSC-a razvijeno iz uzoraka specifičnih za pacijente. Budući da se genetika pacijenta odražava u genetici iPSC-a, te se reprogramirane somatske stanice koriste za modeliranje genetskih bolesti i revolucionirale su proučavanje ljudskih genetskih poremećaja.
Model je životinja ili stanice koje prikazuju sve ili neke od patoloških procesa uočenih u stvarnoj bolesti. Dostupnost eksperimentalnog modela važna je za razumijevanje razvoja bolesti na staničnoj i molekularnoj razini što pomaže u razvoju terapija za liječenje. Model pomaže u razumijevanju kako se bolest razvija i u testiranju potencijalnih pristupa liječenju. Na primjer, moguće je identificirati učinkovite mete lijeka uz pomoć modela ili pregledati male molekule koje bi mogle smanjiti ozbiljnost i zaustaviti napredovanje bolesti. Životinjski modeli se dugo koriste, ali imaju nekoliko nedostataka. Nadalje, životinjski modeli su neprikladni za genetske poremećaje zbog genetskih razlika. Sada se ljudske matične stanice (embrionalne i inducirane pluripotentne) sve više koriste za modeliranje ljudskih bolesti.
Modeliranje bolesti korištenjem ljudskih iPSC-a uspješno je rađeno nekoliko puta Uvjeti kao što su lateralna skleroza, poremećaji krvi, dijabetes, Huntingtonova bolest, spinalna mišićna atrofija itd. Postoji velik broj ljudski iPSC modeli of human neural diseases, congenital heart diseases and other genetic poremećajs.
Međutim, ljudski iPSC model albinizma nije bio dostupan do 11. siječnja 2022. kada su znanstvenici s Nacionalnog instituta za oči (NEI) koji je dio Nacionalnog instituta za zdravlje (NIH) izvijestili o razvoju in vitro modela zasnovanog na ljudskom iPSC-u za okulokutani albinizam (OCA)
Oculocutaneous albinism (OCA) is a genetski poremećaj 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 mrežnice 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.
Ovo je vrlo značajan korak naprijed prema cilju liječenja stanja povezanih s okulokutanim albinizmom (OCA).
***
Reference:
- Avior, Y., Sagi, I. & Benvenisty, N. Pluripotentne matične stanice u modeliranju bolesti i otkrivanju lijekova. Nat Rev Mol Cell Biol 17, 170–182 (2016). https://doi.org/10.1038/nrm.2015.27
- Chamberlain S., 2016. Modeliranje bolesti pomoću ljudskih iPSC-a. Ljudska molekularna genetika, svezak 25, broj R2, 1. listopada 2016., stranice R173–R181, https://doi.org/10.1093/hmg/ddw209
- Bai X., 2020. Modeliranje bolesti na temelju matičnih stanica i stanična terapija. Cells 2020, 9(10), 2193; https://doi.org/10.3390/cells9102193
- George A., dr. 2022. In vitro modeliranje bolesti okulokutanog albinizma tipa I i II korištenjem epitela pigmentnog pigmenta retine izazvanog pluripotentnim matičnim stanicama (2022). Izvješća o matičnim stanicama. Svezak 17, Broj 1, P173-186, 11. siječnja 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2021.11.016
***
