Vísindamenn hafa þróað fyrsta stofnfrumulíkanið af albinisma sem kemur frá sjúklingum. Líkanið mun hjálpa til við að rannsaka augnsjúkdóma sem tengjast augnhyrningi (OCA).
Stem frumur eru ósérhæfðar. Þeir geta ekki sinnt neinni ákveðnu hlutverki í líkamanum en þeir geta skipt sér og endurnýjað sig yfir langan tíma og hafa möguleika á að sérhæfast og þróast í margar mismunandi gerðir í líkamanum eins og vöðvafrumur, blóðfrumur, heilafrumur o.fl.
Stofnfrumur eru til staðar í líkama okkar á öllum stigum lífsins, frá fósturvísi til fullorðinsára. Fósturstofnfrumur (ESC) eða fóstur stofnfrumur sjást á fyrsta stigi á meðan fullorðnar stofnfrumur sem þjóna sem viðgerðarkerfi fyrir líkamann sjást á fullorðinsárum.
Hægt er að flokka stofnfrumur í fjórar: Fósturstofnfrumur (ESC), fullorðnar stofnfrumur, krabbameinsstofnfrumur (CSCs) og framkallaðar fjölhæfar stofnfrumur (iPSC). Fósturstofnfrumur (ESCs) eru unnar úr innri massafrumum á blastocyst-stigi spendýrafósturvísa sem eru þriggja til fimm daga gamlar. Þeir geta endurnýjast sjálfir endalaust og aðgreinast í frumugerðir af öllum þremur kímlögum. Á hinn bóginn þjóna fullorðnum stofnfrumur sem viðgerðarkerfi til að viðhalda frumujafnvægi í vefjum. Þeir geta komið í staðinn fyrir dauðar eða slasaðar frumur en hafa takmarkaða útbreiðslu og aðgreiningarmöguleika í samanburði við ESC. Krabbameinsstofnfrumur (CSCs) myndast úr venjulegum stofnfrumum sem gangast undir genabreytingar. Þeir hefja æxli sem mynda stóra nýlendu eða klóna. Krabbameinsstofnfrumur gegna mikilvægu hlutverki í illkynja æxlum og því gæti miðun þeirra verið leið til að meðhöndla krabbamein.
Framkallaðar pluripotent stofnfrumur (iPSCs) eru unnar úr fullorðnum líkamsfrumum. Fjölhæfni þeirra er framkölluð tilbúnar á rannsóknarstofunni með því að endurforrita líkamsfrumur með genum og öðrum þáttum. iPSC eru eins og stofnfrumur úr fósturvísum í fjölgun og sérhæfingu. Fyrsta iPSC var þróað úr músa trefjakímfrumum af Yamanaka árið 2006. Síðan þá hafa nokkrir iPSC menn verið þróaðir úr sjúklingssértækum sýnum. Þar sem erfðafræði sjúklingsins endurspeglast í erfðafræði iPSCs, eru þessar endurforrituðu líkamsfrumur notaðar til að móta erfðasjúkdóma og hafa gjörbylt rannsóknum á erfðasjúkdómum manna.
Líkan er dýr eða frumur sem sýna alla eða suma meinafræðilegu ferli sem sést í raunverulegum sjúkdómi. Framboð á tilraunalíkani er mikilvægt til að skilja þróun sjúkdóms á frumu- og sameindastigi sem hjálpar til við að þróa meðferðir til að meðhöndla. Líkan hjálpar til við að skilja hvernig sjúkdómurinn þróast og við að prófa hugsanlegar meðferðaraðferðir. Til dæmis er hægt að bera kennsl á áhrifarík lyfjamarkmið með hjálp líkans eða skima litlar sameindir sem gætu dregið úr alvarleika og stöðvað framgang sjúkdómsins. Dýralíkön hafa lengi verið notuð en hafa nokkra ókosti. Ennfremur eru dýralíkön óhentug fyrir erfðasjúkdóma vegna erfðafræðilegs misræmis. Nú eru stofnfrumur úr mönnum (fósturvísar og framkallaðar fjölhæfar) í auknum mæli notaðar til að móta sjúkdóma í mönnum.
Sjúkdómslíkön með því að nota iPSCs úr mönnum hafa verið gerðar með góðum árangri í nokkrum skilyrði eins og lateral sclerosis, blóðsjúkdómar, sykursýki, Huntington sjúkdómur, vöðvarýrnun í mænu o.s.frv. mannleg iPSC módel af taugasjúkdómum manna, meðfæddum hjartasjúkdómum og öðrum erfðasjúkdómum.
Hins vegar var iPSC líkan af albínisma ekki tiltækt fyrr en 11. janúar 2022 þegar vísindamenn hjá National Eye Institute (NEI) sem er hluti af National Institute of Health (NIH) greindu frá þróun á iPSC byggt á in vitro líkani fyrir menn fyrir augnalbínismi (OCA)
Oculocutaneous albinism (OCA) er erfðasjúkdómur sem hefur áhrif á litarefni í augum, húð og hári. Sjúklingarnir þjást af augnvandamálum eins og skertri sjónskerpu sem best er leiðrétt, minnkuð litarefni í augum, óeðlileg þróun fovea og/eða óeðlileg krossun á sjóntaugaþráðum. Talið er að bætt augnlitun gæti komið í veg fyrir eða bjargað sumum sjóngöllunum.
Rannsakendur þróuðu in vitro líkan til að rannsaka litarefnisgalla í litarefnisþekju í sjónhimnu (RPE) og sýndu að litarefnisþekjuvefur sjónhimnu sem fengin er in vitro frá sjúklingum endurspeglar litunargallana sem sjást í albinisma. Þetta er mjög áhugavert í ljósi þess að dýralíkön af albinisma henta ekki og það eru takmarkaðar frumulínur úr mönnum til að rannsaka sortumyndun og litunargalla. OCA1A- og OCA2-iPSCs sem eru unnin úr sjúklingi, sem þróuð eru í þessari rannsókn, geta verið endurnýjanleg og endurgerð fruma til framleiðslu á markfrumu- og/eða vefjagerðum. In vitro unninn OCA vefur og OCA-iRPE munu leyfa dýpri skilning á því hvernig melanínmyndun á sér stað og bera kennsl á sameindir sem taka þátt í litarefnisgöllum og rannsaka frekar sameinda- og/eða lífeðlisfræðilegan mun.
Þetta er mjög þýðingarmikið skref fram á við í átt að því markmiði að meðhöndla sjúkdóma sem tengjast augnhneigð (OCA).
***
Tilvísanir:
- Avior, Y., Sagi, I. & Benvenisty, N. Pluripotent stam cells in disease modeling and drug discovery. Nat Rev Mol Cell Biol 17, 170–182 (2016). https://doi.org/10.1038/nrm.2015.27
- Chamberlain S., 2016. Sjúkdómslíkön með því að nota iPSCs úr mönnum. Human Molecular Genetics, Volume 25, Issue R2, 1. október 2016, Bls R173–R181, https://doi.org/10.1093/hmg/ddw209
- Bai X., 2020. Stofnfrumu-Based Disease Modeling and Cell Therapy. Cells 2020, 9(10), 2193; https://doi.org/10.3390/cells9102193
- George A., et al 2022. In Vitro Disease Modeling of Oculocutaneous Albinism Type I and II Using Human Induced Pluripotent Stem Cell-Dived Retinal Pigment Epithelium (2022). Stofnfrumuskýrslur. 17. bindi, 1. tölublað, P173-186, 11. janúar 2022 DOI: https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2021.11.016
***
