Модели болести матичних ћелија: развијен први модел албинизма

Научници су развили прву матичну ћелију изведену од пацијената модел албинизма. Модел ће помоћи у проучавању очних стања повезаних са окулокутаним албинизмом (ОЦА).  

Sтем ћелије су неспецијализовани. Они не могу обављати никакву специфичну функцију у телу, али се могу поделити и обнављати током дужег времена и имају потенцијал да се специјализују и развију у много различитих типова у телу као што су мишићне ћелије, крвне ћелије, мождане ћелије итд.  

Матичне ћелије су присутне у нашим телима у свим фазама живота, од ембрион до пунолетства. Ембрионалне матичне ћелије (ЕСЦ) или феталне матичне ћелије се виде у најранијој фази, док се одрасле матичне ћелије које служе као систем за поправку тела виде у одраслом добу.  

Матичне ћелије се могу груписати у четири: ембрионалне матичне ћелије (ЕСЦ), одрасле матичне ћелије, рак матичне ћелије (ЦСЦ) и индуковане плурипотентне матичне ћелије (иПСЦ). Ембрионалне матичне ћелије (ЕСЦ) су изведене из ћелија унутрашње масе стадијума бластоцисте ембриона сисара који су стари три до пет дана. Могу се бескрајно самообнављати и диференцирати у ћелијске типове сва три клица. С друге стране, одрасле матичне ћелије служе као систем за поправку за одржавање ћелијске хомеостазе у ткивима. Они могу заменити мртве или повређене ћелије, али имају ограничен потенцијал за пролиферацију и диференцијацију у поређењу са ЕСЦ. Матичне ћелије рака (ЦСЦ) настају из нормалних матичних ћелија које су подвргнуте мутацијама гена. Они покрећу туморе формирајући велику колонију или клонове. Матичне ћелије рака играју важну улогу у малигним туморима, па би њихово циљање могло пружити начин за лечење рака.  

Индуковане плурипотентне матичне ћелије (иПСЦ) су изведене из одраслих соматских ћелија. Њихова плурипотенција је вештачки изазвана у лабораторији репрограмирањем соматских ћелија путем гена и других фактора. иПСЦ су попут ембрионалних матичних ћелија у пролиферацији и диференцијацији. Први иПСЦ је развијен од мишјих фибробласта од стране Иаманаке 2006. Од тада је неколико људских иПСЦ развијено из узорака специфичних за пацијенте. Пошто се генетика пацијента одражава у генетици иПСЦ-а, ове репрограмиране соматске ћелије се користе за моделирање генетских болести и револуционисале су проучавање људских генетских поремећаја.  

Модел је животиња или ћелије које приказују све или неке од патолошких процеса уочених у стварној болести. Доступност експерименталног модела је важна за разумевање развоја болести на ћелијском и молекуларном нивоу што помаже у развоју терапија за лечење. Модел помаже у разумевању како се болест развија и у тестирању потенцијалних приступа лечењу. На пример, могуће је идентификовати ефикасне мете лека уз помоћ модела или прегледати мале молекуле који би могли да смање озбиљност и зауставе напредовање болести. Животињски модели се дуго користе, али имају неколико недостатака. Даље, животињски модели су неприкладни за генетске поремећаје због генетских разлика. Сада се људске матичне ћелије (ембрионалне и индуковане плурипотентне) све више користе за моделирање људских болести.  

Моделирање болести коришћењем хуманих иПСЦ-а успешно је рађено неколико пута Услови као што су латерална склероза, поремећаји крви, дијабетес, Хантингтонова болест, спинална мишићна атрофија итд. Постоји велики број људски иПСЦ модели људских нервних болести, урођених срчаних болести и других генетских поремећајs.  

Међутим, људски иПСЦ модел албинизма није био доступан до 11. јануара 2022. године када су научници са Националног института за очи (НЕИ) који је део Националног института за здравље (НИХ) пријавили развој ин витро модела заснованог на хуманом иПСЦ-у за окулокутани албинизам (ОЦА) 

Окулокутани албинизам (ОЦА) је а генетски поремећај утиче на пигментацију очију, коже и косе. Пацијенти пате од проблема са очима као што су смањена најбоље коригована оштрина вида, смањена пигментација ока, абнормалности у развоју фовеа и/или абнормално укрштање влакана оптичког нерва. Сматра се да побољшање пигментације очију може спречити или спасити неке од недостатака вида.  

Истраживачи су развили ин витро модел за проучавање пигментационих дефеката у пигментном епителу ретине (РПЕ) и показали да ретинал Ткиво пигментног епитела добијено ин витро од пацијената рекапитулира дефекте пигментације виђене код албинизма. Ово је веома интересантно с обзиром на чињеницу да су животињски модели албинизма неприкладни и да постоје ограничене људске ћелијске линије за проучавање меланогенезе и пигментацијских дефеката. ОЦА1А- и ОЦА2-иПСЦ добијени од пацијената развијени у овој студији могу бити обновљиви и поновљиви извор ћелија за производњу циљних ћелија и/или типова ткива. Ин витро изведена ОЦА ткива и ОЦА-иРПЕ ће омогућити дубље разумевање начина на који се одвија формирање меланина и идентификовати молекуле укључене у дефекте пигментације, и даље истражити молекуларне и/или физиолошке разлике. 

Ово је веома значајан корак напред ка циљу лечења стања повезаних са окулокутаним албинизмом (ОЦА).  

***

Референце:  

1. Авиор, И., Саги, И. & Бенвенисти, Н. Плурипотентне матичне ћелије у моделирању болести и откривању лекова. Нат Рев Мол Целл Биол 17, 170–182 (2016). https://doi.org/10.1038/nrm.2015.27 

2. Цхамберлаин С., 2016. Моделирање болести коришћењем хуманих иПСЦ. Хумана молекуларна генетика, том 25, издање Р2, 1. октобар 2016., странице Р173–Р181, https://doi.org/10.1093/hmg/ddw209  

3. Баи Кс., 2020. Моделирање болести засновано на матичним ћелијама и ћелијска терапија. Целлс 2020, 9(10), 2193; https://doi.org/10.3390/cells9102193  

4. Џорџ А., сар 2022. Ин витро моделирање болести окулокутаног албинизма типа И и ИИ коришћењем епитела пигмента ретине изазваног плурипотентним матичним ћелијама (2022). Извештаји о матичним ћелијама. Свеска 17, број 1, П173-186, 11. јануар 2022. ДОИ: https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2021.11.016 

***