Teadlased on välja töötanud esimese patsiendilt saadud tüviraku mudel albinismist. Mudel aitab uurida silmahaigusi, mis on seotud okulokutaanse albinismiga (OCA).
Semarakud on spetsialiseerimata. Nad ei saa kehas täita ühtegi spetsiifilist funktsiooni, kuid nad võivad jaguneda ja uueneda pika aja jooksul ning neil on potentsiaal spetsialiseeruda ja areneda kehas paljudeks erinevateks tüüpideks, nagu lihasrakud, vererakud, ajurakud jne.
Tüvirakud esinevad meie kehas kõigil eluetappidel, alates embrüo täiskasvanuks saamiseni. Embrüonaalsed tüvirakud (ESC-d) või loote tüvirakke on näha kõige varasemas staadiumis, samas kui täiskasvanud tüvirakke, mis toimivad keha parandamise süsteemina, nähakse täiskasvanueas.
Tüvirakud võib rühmitada nelja rühma: embrüonaalsed tüvirakud (ESC), täiskasvanud tüvirakud, vähk tüvirakud (CSC-d) ja indutseeritud pluripotentsed tüvirakud (iPSC-d). Embrüonaalsed tüvirakud (ESC) pärinevad imetajate embrüo blastotsüsti staadiumis olevatest sisemistest massirakkudest, mis on kolm kuni viis päeva vanad. Nad võivad lõputult ise uueneda ja diferentseeruda kõigi kolme idukihi rakutüüpideks. Teisest küljest toimivad täiskasvanud tüvirakud parandussüsteemina rakkude homöostaasi säilitamiseks kudedes. Need võivad asendada surnud või vigastatud rakke, kuid neil on ESC-dega võrreldes piiratud proliferatsiooni- ja diferentseerumispotentsiaal. Vähi tüvirakud (CSC-d) tekivad normaalsetest tüvirakkudest, mis läbivad geenimutatsioone. Nad käivitavad kasvajad, mis moodustavad suure koloonia või kloonid. Vähi tüvirakud mängivad pahaloomulistes kasvajates olulist rolli, seega võib nende sihtimine olla vähktõve ravimise viis.
Indutseeritud pluripotentsed tüvirakud (iPSC) pärinevad täiskasvanud somaatilistest rakkudest. Nende pluripotentsus kutsutakse laboris kunstlikult esile somaatiliste rakkude ümberprogrammeerimise teel geenide ja muude tegurite kaudu. iPSC-d on proliferatsioonis ja diferentseerumises nagu embrüonaalsed tüvirakud. Yamanaka töötas 2006. aastal välja esimese iPSC hiire fibroblastidest. Sellest ajast alates on patsiendispetsiifilistest proovidest välja töötatud mitu inimese iPSC-d. Kuna patsiendi geneetika kajastub iPSC-de geneetikas, kasutatakse neid ümberprogrammeeritud somaatilisi rakke geneetiliste haiguste modelleerimiseks ja need on muutnud inimese geneetiliste häirete uurimist.
Mudel on loom või rakud, millel on kõik või mõned tegeliku haiguse korral täheldatud patoloogilised protsessid. Eksperimentaalse mudeli kättesaadavus on oluline haiguse arengu mõistmiseks rakulisel ja molekulaarsel tasemel, mis aitab välja töötada ravimeetodeid. Mudel aitab mõista, kuidas haigus areneb, ja testida võimalikke ravimeetodeid. Näiteks saab mudeli abil tuvastada tõhusaid ravimi sihtmärke või sõeluda väikseid molekule, mis võivad vähendada haiguse tõsidust ja peatada haiguse progresseerumise. Loomade mudeleid on kasutatud pikka aega, kuid neil on mitmeid puudusi. Lisaks ei sobi loommudelid geneetiliste häirete tõttu geneetiliste häirete korral. Nüüd kasutatakse inimeste haiguste modelleerimiseks üha enam inimese tüvirakke (embrüonaalseid ja indutseeritud pluripotentseid).
Inimese iPSC-de abil haiguste modelleerimist on edukalt tehtud mitmel puhul Tingimused nagu lateraalskleroos, verehaigused, diabeet, Huntingtoni tõbi, seljaaju lihaste atroofia jne. inimese iPSC mudelid inimese närvihaigustest, kaasasündinud südamehaigustest ja muudest geneetilistest haigustest haiguss.
Inimese albinismi iPSC-mudel oli aga saadaval alles 11. jaanuaril 2022, kui riiklikusse tervishoiuinstituuti (NIH) kuuluva riikliku silmainstituudi (NEI) teadlased teatasid inimese iPSC-põhise in vitro mudeli väljatöötamisest. okulokutaanne albinism (OCA)
Okulocutaanne albinism (OCA) on a geneetiline häire mõjutab pigmentatsiooni silmades, nahas ja juustes. Patsiendid kannatavad silmaprobleemide all, nagu vähenenud kõige paremini korrigeeritud nägemisteravus, vähenenud silma pigmentatsioon, kõrvalekalded fovea arengus ja/või nägemisnärvi kiudude ebanormaalne ristumine. Arvatakse, et silmade pigmentatsiooni parandamine võib ära hoida või päästa mõningaid nägemishäireid.
Teadlased töötasid välja in vitro mudeli inimese võrkkesta pigmentepiteeli (RPE) pigmentdefektide uurimiseks ja näitasid, et võrkkesta Patsientidelt in vitro saadud pigmendiepiteeli kude võtab kokku albinismi puhul täheldatud pigmentatsioonidefektid. See on väga huvitav, pidades silmas asjaolu, et albinismi loommudelid ei sobi ja melanogeneesi ja pigmentatsioonidefektide uurimiseks on inimese rakuliine piiratud. Selles uuringus välja töötatud patsiendilt saadud OCA1A- ja OCA2-iPSC-d võivad olla taastuv ja reprodutseeritav rakkude allikas sihtrakkude ja/või koetüüpide tootmiseks. In vitro saadud OCA kuded ja OCA-iRPE võimaldavad sügavamalt mõista, kuidas melaniini moodustumine toimub, ja tuvastada pigmentatsioonidefektidega seotud molekule ning täiendavalt uurida molekulaarseid ja/või füsioloogilisi erinevusi.
See on väga oluline samm okulokutaanse albinismiga (OCA) seotud seisundite ravi eesmärgi suunas.
***
viited:
- Avior, Y., Sagi, I. & Benvenisty, N. Pluripotentsed tüvirakud haiguste modelleerimisel ja ravimite avastamisel. Nat Rev. Mol Cell Biol. 17, 170–182 (2016). https://doi.org/10.1038/nrm.2015.27
- Chamberlain S., 2016. Haiguste modelleerimine inimese iPSC-de abil. Human Molecular Genetics, 25. köide, väljaanne R2, 1. oktoober 2016, leheküljed R173–R181, https://doi.org/10.1093/hmg/ddw209
- Bai X., 2020. Tüvirakkudel põhinev haiguste modelleerimine ja rakuteraapia. Cells 2020, 9 (10), 2193; https://doi.org/10.3390/cells9102193
- George A., et al 2022. I ja II tüüpi okulokutaanse albinismi in vitro haiguste modelleerimine, kasutades inimesest põhjustatud pluripotentset tüvirakkudest pärineva võrkkesta pigmendi epiteeli (2022). Tüvirakkude aruanded. 17. köide, 1. väljaanne, lk 173-186, 11. jaanuar 2022 DOI: https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2021.11.016
***
