Модели болезней стволовых клеток: разработана первая модель альбинизма

Ученые разработали первую стволовую клетку, полученную из крови пациента модель альбинизма. Модель поможет изучить заболевания глаз, связанные с глазо-кожным альбинизмом (ОКА).  

Sвременные клетки являются неспециализированными. Они не могут выполнять какую-либо конкретную функцию в организме, но они могут делиться и обновляться в течение длительного времени, и у них есть потенциал для специализации и развития во многих различных типах в организме, таких как мышечные клетки, клетки крови, клетки мозга и т. д.  

Стволовые клетки присутствуют в нашем организме на всех этапах жизни: от эмбрион до совершеннолетия. Эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) или фетальные стволовые клетки наблюдаются на самых ранних стадиях, тогда как взрослые стволовые клетки, которые служат системой восстановления организма, наблюдаются во взрослом возрасте.  

Стволовые клетки можно разделить на четыре группы: эмбриональные стволовые клетки (ЭСК), взрослые стволовые клетки, Онкология стволовые клетки (ОКК) и индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК). Эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) происходят из клеток внутренней массы на стадии бластоцисты эмбриона млекопитающих возрастом от трех до пяти дней. Они могут бесконечно самообновляться и дифференцироваться в типы клеток всех трех зародышевых листков. С другой стороны, взрослые стволовые клетки служат системой восстановления, поддерживающей клеточный гомеостаз в тканях. Они могут заменять мертвые или поврежденные клетки, но имеют ограниченный потенциал пролиферации и дифференцировки по сравнению с ЭСК. Раковые стволовые клетки (РСК) возникают из нормальных стволовых клеток, подвергающихся генным мутациям. Они инициируют опухоли, образуя большие колонии или клоны. Раковые стволовые клетки играют важную роль в злокачественных опухолях, поэтому воздействие на них может обеспечить способ лечения рака.  

Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК) получают из взрослых соматических клеток. Их плюрипотентность искусственно индуцируется в лаборатории путем перепрограммирования соматических клеток с помощью генов и других факторов. ИПСК подобны эмбриональным стволовым клеткам в пролиферации и дифференцировке. Первый иПСК был разработан из мышиных фибробластов Яманакой в ​​2006 году. С тех пор несколько человеческих иПСК были разработаны из образцов, специфичных для пациентов. Поскольку генетика пациента отражается в генетике ИПСК, эти перепрограммированные соматические клетки используются для моделирования генетических заболеваний и произвели революцию в изучении генетических нарушений человека.  

Модель – это животное или клетки, которые отображают все или некоторые патологические процессы, наблюдаемые при реальном заболевании. Наличие экспериментальной модели важно для понимания развития заболевания на клеточном и молекулярном уровнях, что помогает в разработке методов лечения. Модель помогает понять, как развивается заболевание, и протестировать возможные подходы к лечению. Например, с помощью модели можно определить эффективные мишени для лекарств или провести скрининг небольших молекул, которые могут уменьшить тяжесть и остановить прогрессирование заболевания. Модели на животных давно используются, но имеют ряд недостатков. Кроме того, животные модели не подходят для генетических нарушений из-за генетических различий. В настоящее время стволовые клетки человека (эмбриональные и индуцированные плюрипотентные) все чаще используются для моделирования заболеваний человека.  

Моделирование заболеваний с использованием ИПСК человека успешно проводилось в течение нескольких лет. Условия таких как латеральный склероз, заболевания крови, диабет, болезнь Хантингтона, спинальная мышечная атрофия и т.д. модели иПСК человека нервных заболеваний человека, врожденных пороков сердца и других генетических заболеваний. расстройствоs.  

Однако модель альбинизма с использованием иПСК человека не была доступна до 11 января 2022 года, когда ученые из Национального института глаза (NEI), входящего в состав Национального института здравоохранения (NIH), сообщили о разработке модели in vitro на основе иПСК человека для глазокожный альбинизм (ГКА) 

Глазокожный альбинизм (ОКА) – это генетическое расстройство воздействие на пигментацию глаз, кожи и волос. Пациенты страдают от проблем со зрением, таких как снижение остроты зрения с наилучшей коррекцией, снижение пигментации глаз, аномалии развития ямки и/или аномальное пересечение волокон зрительного нерва. Считается, что улучшение пигментации глаз может предотвратить или устранить некоторые дефекты зрения.  

Исследователи разработали in vitro модель для изучения дефектов пигментации пигментного эпителия сетчатки человека (ПЭС) и показали, что ретинальный Ткань пигментного эпителия, полученная in vitro от пациентов, повторяет дефекты пигментации, наблюдаемые при альбинизме. Это очень интересно ввиду того, что животные модели альбинизма непригодны, а количество линий клеток человека ограничено для изучения меланогенеза и дефектов пигментации. Полученные от пациента OCA1A- и OCA2-ИПСК, разработанные в этом исследовании, могут быть возобновляемым и воспроизводимым источником клеток для производства целевых типов клеток и/или тканей. Полученные in vitro ткани OCA и OCA-iRPE позволят глубже понять, как происходит образование меланина, и идентифицировать молекулы, участвующие в дефектах пигментации, а также провести дальнейшее исследование молекулярных и/или физиологических различий. 

Это очень важный шаг вперед к цели лечения состояний, связанных с глазо-кожным альбинизмом (ГКА).  

Ссылки:  

1. Авиор Ю., Саги И. и Бенвенисти Н. Плюрипотентные стволовые клетки в моделировании заболеваний и разработке лекарств. Nat Rev Mol Cell Biol 17, 170–182 (2016). https://doi.org/10.1038/nrm.2015.27 

2. Чемберлен С., 2016. Моделирование заболеваний с использованием ИПСК человека. Молекулярная генетика человека, том 25, выпуск R2, 1 октября 2016 г., страницы R173–R181, https://doi.org/10.1093/hmg/ddw209  

3. Bai X., 2020. Моделирование заболеваний стволовыми клетками и клеточная терапия. Cells 2020, 9(10), 2193; https://doi.org/10.3390/cells9102193  

4. Джордж А., и др. 2022. Моделирование заболевания in vitro кожно-глазного альбинизма типа I и II с использованием индуцированного человеком плюрипотентного пигментного эпителия сетчатки, полученного из стволовых клеток (2022). Отчеты о стволовых клетках. Том 17, выпуск 1, стр. 173-186, 11 января 2022 г. DOI: https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2021.11.016