Tutkijat ovat kehittäneet ensimmäisen potilasperäisen kantasolun malli albinismista. Malli auttaa tutkimaan okulokutaaniseen albinismiin (OCA) liittyviä silmäsairauksia.
Sem-soluja ovat erikoistumattomia. Ne eivät voi suorittaa mitään tiettyä tehtävää kehossa, mutta ne voivat jakautua ja uudistua pitkän ajan kuluessa ja niillä on potentiaalia erikoistua ja kehittyä moniksi eri tyypeiksi kehossa, kuten lihassoluiksi, verisoluiksi, aivosoluiksi jne.
Kantasoluja on kehossamme kaikissa elämänvaiheissa, alkaen alkio aikuisuuteen. Alkion kantasolut (ESC) tai sikiö kantasolujen havaitaan varhaisessa vaiheessa, kun taas aikuisten kantasolut, jotka toimivat kehon korjausjärjestelmänä, nähdään aikuisiässä.
Kantasolut voidaan ryhmitellä neljään: alkion kantasolut (ESC:t), aikuisen kantasolut, syöpä kantasolut (CSC:t) ja indusoidut pluripotentit kantasolut (iPSC:t). Embryonaaliset kantasolut (ESC) ovat peräisin nisäkkään alkion blastokystivaiheen sisäisistä massasoluista, jotka ovat kolmesta viiteen päivää vanhoja. Ne voivat uusiutua itsestään loputtomasti ja erilaistua kaikkien kolmen itukerroksen solutyypeiksi. Toisaalta aikuisten kantasolut toimivat korjausjärjestelmänä ylläpitämään solujen homeostaasia kudoksissa. Ne voivat korvata kuolleita tai vaurioituneita soluja, mutta niillä on rajallinen lisääntymis- ja erilaistumispotentiaali ESC-soluihin verrattuna. Syövän kantasolut (CSC:t) syntyvät normaaleista kantasoluista, jotka läpikäyvät geenimutaatioita. Ne käynnistävät kasvaimia, jotka muodostavat suuren pesäkkeen tai klooneja. Syövän kantasoluilla on tärkeä rooli pahanlaatuisissa kasvaimissa, joten niiden kohdistaminen voisi tarjota tavan hoitaa syöpiä.
Indusoidut pluripotentit kantasolut (iPSC) ovat peräisin aikuisista somaattisista soluista. Niiden pluripotenssi indusoidaan keinotekoisesti laboratoriossa ohjelmoimalla somaattisia soluja uudelleen geenien ja muiden tekijöiden kautta. iPSC:t ovat kuin alkion kantasolut lisääntymisessä ja erilaistumisessa. Yamanaka kehitti ensimmäisen iPSC:n hiiren fibroblasteista vuonna 2006. Sen jälkeen potilaskohtaisista näytteistä on kehitetty useita ihmisen iPSC:itä. Koska potilaan genetiikka heijastuu iPSC:iden genetiikkaan, näitä uudelleenohjelmoituja somaattisia soluja käytetään geneettisten sairauksien mallintamiseen ja ne ovat mullistaneet ihmisen geneettisten häiriöiden tutkimuksen.
Malli on eläin tai solut, jotka näyttävät kaikki tai jotkin todellisessa sairaudessa havaitut patologiset prosessit. Kokeellisen mallin saatavuus on tärkeää taudin kehittymisen ymmärtämiseksi solu- ja molekyylitasolla, mikä auttaa kehittämään hoitoja hoidossa. Malli auttaa ymmärtämään sairauden kehittymistä ja testaamaan mahdollisia hoitomenetelmiä. Esimerkiksi mallin avulla voidaan tunnistaa tehokkaita lääkekohteita tai seuloa pieniä molekyylejä, jotka voivat vähentää taudin vakavuutta ja pysäyttää taudin etenemisen. Eläinmalleja on käytetty pitkään, mutta niillä on useita haittoja. Lisäksi eläinmallit eivät sovellu geneettisille häiriöille geneettisten erojen vuoksi. Nykyään ihmisen kantasoluja (alkion ja indusoituja pluripotentteja) käytetään yhä enemmän ihmisten sairauksien mallintamiseen.
Sairauksien mallintamista ihmisen iPSC:illä on tehty menestyksekkäästi useille olosuhteet kuten lateraaliskleroosi, verihäiriöt, diabetes, Huntingtonin tauti, spinaalinen lihasatrofia jne. On olemassa hyvä määrä ihmisen iPSC-malleja ihmisen hermostosairauksista, synnynnäisistä sydänsairauksista ja muista geneettisistä sairauksista häiriös.
Ihmisen albinismin iPSC-malli oli kuitenkin saatavilla vasta 11. tammikuuta 2022, jolloin National Eye Instituten (NEI), joka on osa National Institutes of Healthin (NIH), tutkijat raportoivat ihmisen iPSC-pohjaisen in vitro -mallin kehittämisestä. okulokutaaninen albinismi (OCA)
Oculokutaaninen albinismi (OCA) on a geneettinen häiriö vaikuttaa pigmentaatioon silmissä, ihossa ja hiuksissa. Potilaat kärsivät silmäongelmista, kuten heikentynyt parhaiten korjattu näöntarkkuus, vähentynyt silmän pigmentaatio, poikkeavuuksia fovean kehittymisessä ja/tai näköhermosäikeiden epänormaali risteytys. Uskotaan, että silmien pigmentaation parantaminen voisi ehkäistä tai pelastaa joitain näköhäiriöitä.
Tutkijat kehittivät in vitro -mallin ihmisen verkkokalvon pigmenttiepiteelin (RPE) pigmentaatiovirheiden tutkimiseksi ja osoittivat, että verkkokalvon Potilailta in vitro saatu pigmenttiepiteelikudos toistaa albinismissa havaitut pigmenttivirheet. Tämä on erittäin mielenkiintoista, kun otetaan huomioon se tosiasia, että albinismin eläinmallit eivät sovellu ja että ihmisen solulinjoja on rajoitetusti tutkimaan melanogeneesiä ja pigmentaatiovirheitä. Tässä tutkimuksessa kehitetyt potilasperäiset OCA1A- ja OCA2-iPSC:t voivat olla uusiutuva ja toistettavissa oleva solulähde kohdesolu- ja/tai kudostyyppien tuotantoon. In vitro -peräiset OCA-kudokset ja OCA-iRPE mahdollistavat syvemmän ymmärryksen siitä, kuinka melaniinin muodostuminen tapahtuu, ja tunnistavat pigmenttivirheisiin osallistuvat molekyylit ja tutkivat edelleen molekyyli- ja/tai fysiologisia eroja.
Tämä on erittäin merkittävä askel eteenpäin kohti tavoitetta hoitaa okulokutaaniseen albinismiin (OCA) liittyviä sairauksia.
***
Viitteet:
- Avior, Y., Sagi, I. & Benvenisty, N. Pluripotentit kantasolut sairauksien mallintamisessa ja lääkekehityksessä. Nat Rev Mol Cell Biol 17, 170-182 (2016). https://doi.org/10.1038/nrm.2015.27
- Chamberlain S., 2016. Taudin mallinnus ihmisen iPSC:llä. Human Molecular Genetics, osa 25, numero R2, 1. lokakuuta 2016, sivut R173–R181, https://doi.org/10.1093/hmg/ddw209
- Bai X., 2020. Kantasolupohjainen tautien mallinnus ja soluterapia. Cells 2020, 9(10), 2193; https://doi.org/10.3390/cells9102193
- George A., et ai 2022. Okulokutaanisen albinismin tyypin I ja II in vitro -tautimallinnus käyttämällä ihmisen aiheuttamaa pluripotenttia kantasoluista peräisin olevaa verkkokalvon pigmenttiepiteeliä (2022). Kantasoluraportit. Volume 17, Issue 1, P173-186, 11. tammikuuta 2022 DOI: https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2021.11.016
***
