Scientists have developed the first patient-derived stem cell modelo of albinism. The model will help studying eye conditions related to oculocutaneous albinism (OCA).
Scélulas tem não são especializados. Eles não podem fazer nenhuma função específica no corpo, mas podem se dividir e se renovar por um longo tempo e têm potencial para se tornarem especializados e se desenvolverem em muitos tipos diferentes no corpo, como células musculares, células sanguíneas, células cerebrais, etc.
Stem cells are present in our bodies at all stages of life, from embrião to adulthood. Embryonic stem cells (ESCs) or fetal células-tronco são vistas no estágio inicial, enquanto as células-tronco adultas, que servem como um sistema de reparo para o corpo, são vistas na idade adulta.
Stem cells can be grouped into four: embryonic stem cells (ESCs), adult stem cells, Câncer stem cells (CSCs) and induced pluripotent stem cells (iPSCs). Embryonic stem cells (ESCs) are derived from inner mass cells of the blastocyst-stage of mammalian embryo that are three to five days old. They can self-renew indefinitely and differentiate into cell types of all three germ layers. On the other hand, adult stem cells serve as a repair system to maintain cell homeostasis in tissues. They can replace dead or injured cells but have limited proliferation and differentiation potential in comparison with ESCs. Cancer stem cells (CSCs) arise from normal stem cells that undergo gene mutations. They initiate tumours forming a large colony or clones. Cancer stem cells play important roles in malignant tumours hence targeting them could provide a way to treat cancers.
As células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs) são derivadas de células somáticas adultas. Sua pluripotência é induzida artificialmente em laboratório pela reprogramação de células somáticas por meio de genes e outros fatores. As iPSCs são como células-tronco embrionárias em proliferação e diferenciação. A primeira iPSC foi desenvolvida a partir de fibroblastos murinos por Yamanaka em 2006. Desde então, várias iPSCs humanas foram desenvolvidas a partir de amostras específicas de pacientes. Como a genética do paciente se reflete na genética das iPSCs, essas células somáticas reprogramadas são usadas para modelar doenças genéticas e revolucionaram o estudo de distúrbios genéticos humanos.
Um modelo é um animal ou células que exibem todos ou alguns dos processos patológicos observados em uma doença real. A disponibilidade de um modelo experimental é importante para a compreensão do desenvolvimento da doença nos níveis celular e molecular, o que ajuda no desenvolvimento de terapias para tratar. Um modelo ajuda a entender como a doença se desenvolve e a testar possíveis abordagens de tratamento. Por exemplo, pode-se identificar alvos de drogas eficazes com a ajuda de um modelo ou rastrear pequenas moléculas que podem reduzir a gravidade e interromper a progressão da doença. Os modelos animais têm sido usados há muito tempo, mas apresentam várias desvantagens. Além disso, os modelos animais são inadequados para distúrbios genéticos devido a diferenças genéticas. Agora, as células-tronco humanas (pluripotentes embrionárias e induzidas) são cada vez mais usadas para modelar doenças humanas.
A modelagem de doenças usando iPSCs humanos foi feita com sucesso por vários condições como esclerose lateral, doenças do sangue, diabetes, doença de Huntington, atrofia muscular espinhal etc. modelos de iPSC humanos of human neural diseases, congenital heart diseases and other genetic desordems.
No entanto, o modelo iPSC humano de albinismo não estava disponível até 11 de janeiro de 2022, quando os cientistas do National Eye Institute (NEI), que faz parte do National Institutes of Health (NIH), relataram o desenvolvimento de um modelo in vitro baseado em iPSC humano para albinismo oculocutâneo (OCA)
Oculocutaneous albinism (OCA) is a desordem genética affecting pigmentation in the eye, skin, and hair. The patients suffer eye problems like reduced best-corrected visual acuity, reduced ocular pigmentation, abnormalities in fovea development, and/or abnormal crossing of optic nerve fibres. It is thought that improving eye pigmentation could prevent or rescue some of the vision defects.
The researchers developed an in-vitro model for studying pigmentation defects in human retinal pigment epithelium (RPE) and showed that the retina pigment epithelium tissue derived in vitro from patients recapitulates the pigmentation defects seen in albinism. This is very interesting in view of the fact that animal models of albinism are unsuitable and there is limited human cell lines to study melanogenesis and pigmentation defects. The patient-derived OCA1A- and OCA2-iPSCs developed in this study can be a renewable and reproducible source of cells for the production of target cell and/or tissue types. In vitro derived OCA tissues and OCA-iRPE will allow deeper understanding of how melanin formation takes place and identify molecules involved in pigmentation defects, and further probe for molecular and/or physiologic differences.
Este é um passo muito significativo em direção ao objetivo do tratamento de condições relacionadas ao albinismo oculocutâneo (OCA).
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Referências:
- Avior, Y., Sagi, I. & Benvenisty, N. Células-tronco pluripotentes na modelagem de doenças e descoberta de drogas. Nat Rev Mol Cell Biol 17, 170-182 (2016). https://doi.org/10.1038/nrm.2015.27
- Chamberlain S., 2016. Modelagem de doenças usando iPSCs humanas. Genética Molecular Humana, Volume 25, Edição R2, 1º de outubro de 2016, Páginas R173–R181, https://doi.org/10.1093/hmg/ddw209
- Bai X., 2020. Modelagem de Doenças Baseadas em Células-Tronco e Terapia Celular. Células 2020, 9(10), 2193; https://doi.org/10.3390/cells9102193
- Jorge A., et al 2022. Modelagem de Doença In Vitro de Albinismo Oculocutâneo Tipo I e II Usando Epitélio de Pigmento Retiniano Derivado de Células-Tronco Pluripotentes Induzidas Humanas (2022). Relatórios de células-tronco. Volume 17, Edição 1, P173-186, 11 de janeiro de 2022 DOI: https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2021.11.016
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