Forskere har utviklet den første pasientavledede stamcellemodellen for albinisme. Modellen vil hjelpe til med å studere øyesykdommer relatert til okulokutan albinisme (OCA).
Stem-celler er uspesialiserte. De kan ikke utføre noen spesifikk funksjon i kroppen, men de kan dele seg og fornye seg over lang tid og har potensial til å bli spesialiserte og utvikle seg til mange forskjellige typer i kroppen som muskelceller, blodceller, hjerneceller etc.
Stamceller er tilstede i kroppen vår i alle stadier av livet, fra embryo til voksen alder. Embryonale stamceller (ESCs) eller foster stamceller ses i det tidligste stadiet mens voksne stamceller som fungerer som et reparasjonssystem for kroppen sees i voksen alder.
Stamceller kan grupperes i fire: embryonale stamceller (ESC), voksne stamceller, kreftstamceller (CSCs) og induserte pluripotente stamceller (iPSCs). Embryonale stamceller (ESCs) er avledet fra indre masseceller i blastocyststadiet til pattedyrembryo som er tre til fem dager gamle. De kan fornye seg selv på ubestemt tid og differensiere til celletyper av alle tre kimlagene. På den annen side tjener voksne stamceller som et reparasjonssystem for å opprettholde cellehomeostase i vev. De kan erstatte døde eller skadde celler, men har begrenset sprednings- og differensieringspotensial sammenlignet med ESC-er. Kreftstamceller (CSCs) oppstår fra normale stamceller som gjennomgår genmutasjoner. De starter svulster som danner en stor koloni eller kloner. Kreftstamceller spiller viktige roller i ondartede svulster, og målretting mot dem kan derfor være en måte å behandle kreft på.
Induserte pluripotente stamceller (iPSCs) er avledet fra voksne somatiske celler. Deres pluripotens er kunstig indusert i laboratoriet ved å omprogrammere somatiske celler gjennom gener og andre faktorer. iPSCs er som embryonale stamceller i spredning og differensiering. Den første iPSC-en ble utviklet fra murine fibroblaster av Yamanaka i 2006. Siden den gang har flere menneskelige iPSC-er blitt utviklet fra pasientspesifikke prøver. Siden genetikken til pasienten gjenspeiles i genetikken til iPSC-ene, brukes disse omprogrammerte somatiske cellene til å modellere genetiske sykdommer og har revolusjonert studiet av menneskelige genetiske lidelser.
En modell er et dyr eller celler som viser alle eller noen av de patologiske prosessene som er observert i en faktisk sykdom. Tilgjengeligheten av en eksperimentell modell er viktig for å forstå utviklingen av sykdom på cellulært og molekylært nivå som hjelper til med å utvikle terapier å behandle. En modell hjelper til med å forstå hvordan sykdommen utvikler seg og med å teste potensielle behandlingsmetoder. For eksempel kan man identifisere effektive medikamentmål ved hjelp av en modell eller screene små molekyler som kan redusere alvorlighetsgraden og stoppe progresjonen av sykdommen. Dyremodeller har lenge vært brukt, men har flere ulemper. Videre er dyremodeller uegnet for genetiske lidelser på grunn av genetiske ulikheter. Nå blir menneskelige stamceller (embryonale og indusert pluripotente) i økende grad brukt til å modellere menneskelige sykdommer.
Sykdomsmodellering ved bruk av menneskelige iPSC-er har blitt utført med suksess i flere forhold som lateral sklerose, blodsykdommer, diabetes, Huntingtons sykdom, spinal muskelatrofi etc. Det er en god del av menneskelige iPSC-modeller av menneskelige nevrale sykdommer, medfødte hjertesykdommer og andre genetiske lidelser.
Menneskelig iPSC-modell for albinisme var imidlertid ikke tilgjengelig før 11. januar 2022 da forskerne ved National Eye Institute (NEI) som er en del av National Institutes of Health (NIH) rapporterte utvikling av en human iPSC-basert in vitro-modell for okulokutan albinisme (OCA)
Oculocutaneous albinisme (OCA) er en genetisk lidelse som påvirker pigmentering i øyne, hud og hår. Pasientene lider av øyeproblemer som redusert best korrigert synsskarphet, redusert okulær pigmentering, abnormiteter i fovea-utvikling og/eller unormal kryssing av optiske nervefibre. Det antas at forbedring av øyepigmentering kan forhindre eller redde noen av synsfeilene.
Forskerne utviklet en in vitro-modell for å studere pigmenteringsdefekter i humant retinalt pigmentepitel (RPE) og viste at retinalt pigmentepitelvev som stammer in vitro fra pasienter, rekapitulerer pigmenteringsdefektene som er sett i albinisme. Dette er veldig interessant i lys av det faktum at dyremodeller av albinisme er uegnet og det er begrensede menneskelige cellelinjer for å studere melanogenese og pigmenteringsdefekter. De pasientavledede OCA1A- og OCA2-iPSCene utviklet i denne studien kan være en fornybar og reproduserbar cellekilde for produksjon av målcelle- og/eller vevstyper. In vitro-avledet OCA-vev og OCA-iRPE vil tillate dypere forståelse av hvordan melanindannelse finner sted og identifisere molekyler involvert i pigmenteringsdefekter, og ytterligere undersøke for molekylære og/eller fysiologiske forskjeller.
Dette er et veldig viktig skritt fremover mot målet om behandling av okulokutan albinisme (OCA) relaterte tilstander.
***
Referanser:
- Avior, Y., Sagi, I. & Benvenisty, N. Pluripotente stamceller i sykdomsmodellering og medikamentoppdagelse. Nat Rev Mol Cell Biol 17, 170–182 (2016). https://doi.org/10.1038/nrm.2015.27
- Chamberlain S., 2016. Sykdomsmodellering ved bruk av menneskelige iPSC-er. Human Molecular Genetics, bind 25, utgave R2, 1. oktober 2016, sider R173–R181, https://doi.org/10.1093/hmg/ddw209
- Bai X., 2020. Stamcellebasert sykdomsmodellering og celleterapi. Cells 2020, 9(10), 2193; https://doi.org/10.3390/cells9102193
- George A., et al 2022. In vitro sykdomsmodellering av okulokutan albinisme type I og II ved bruk av menneskeindusert pluripotent stamcelle-avledet retinalt pigmentepitel (2022). Stamcellerapporter. Bind 17, utgave 1, P173-186, 11. januar 2022 DOI: https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2021.11.016
***
