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Stammzellmodelle von Krankheiten: Erstes Modell des Albinismus entwickelt

WISSENSCHAFTENBIOLOGIEStammzellmodelle von Krankheiten: Erstes Modell des Albinismus entwickelt

Wissenschaftler haben das erste von Patienten stammende Stammzellenmodell für Albinismus entwickelt. Das Modell wird bei der Untersuchung von Augenerkrankungen im Zusammenhang mit okulokutanem Albinismus (OCA) helfen.  

SStammzellen sind unspezialisiert. Sie können keine bestimmte Funktion im Körper erfüllen, aber sie können sich über lange Zeit teilen und erneuern und haben das Potenzial, sich zu spezialisieren und sich zu vielen verschiedenen Arten im Körper zu entwickeln, wie Muskelzellen, Blutzellen, Gehirnzellen usw.  

Stammzellen sind in allen Lebensphasen in unserem Körper vorhanden, vom Embryo bis zum Erwachsenenalter. Embryonale Stammzellen (ESCs) oder fetale Stammzellen werden im frühesten Stadium gesehen, während adulte Stammzellen, die als Reparatursystem für den Körper dienen, im Erwachsenenalter gesehen werden.  

Stammzellen können in vier Gruppen eingeteilt werden: embryonale Stammzellen (ESCs), adulte Stammzellen, Krebsstammzellen (CSCs) und induzierte pluripotente Stammzellen (iPSCs). Embryonale Stammzellen (ESCs) werden aus inneren Massenzellen des Blastozystenstadiums von Säugetierembryos gewonnen, die drei bis fünf Tage alt sind. Sie können sich unbegrenzt selbst erneuern und sich in Zelltypen aller drei Keimblätter differenzieren. Andererseits dienen adulte Stammzellen als Reparatursystem zur Aufrechterhaltung der Zellhomöostase im Gewebe. Sie können tote oder verletzte Zellen ersetzen, haben aber im Vergleich zu ESCs ein begrenztes Proliferations- und Differenzierungspotential. Krebsstammzellen (CSCs) entstehen aus normalen Stammzellen, die Genmutationen durchlaufen. Sie initiieren Tumore, die eine große Kolonie oder Klone bilden. Krebsstammzellen spielen eine wichtige Rolle bei bösartigen Tumoren, daher könnte ihre gezielte Behandlung einen Weg zur Behandlung von Krebs bieten.  

Induzierte pluripotente Stammzellen (iPSCs) werden aus erwachsenen somatischen Zellen gewonnen. Ihre Pluripotenz wird im Labor künstlich induziert, indem somatische Zellen durch Gene und andere Faktoren umprogrammiert werden. iPSCs sind wie embryonale Stammzellen in Proliferation und Differenzierung. Das erste iPSC wurde 2006 von Yamanaka aus murinen Fibroblasten entwickelt. Seitdem wurden mehrere humane iPSCs aus patientenspezifischen Proben entwickelt. Da sich die Genetik des Patienten in der Genetik der iPSCs widerspiegelt, werden diese umprogrammierten somatischen Zellen zur Modellierung genetischer Krankheiten verwendet und haben die Erforschung menschlicher genetischer Störungen revolutioniert.  

Ein Modell ist ein Tier oder Zellen, die alle oder einige der bei einer tatsächlichen Krankheit beobachteten pathologischen Prozesse zeigen. Die Verfügbarkeit eines experimentellen Modells ist wichtig, um die Entwicklung von Krankheiten auf zellulärer und molekularer Ebene zu verstehen, was bei der Entwicklung von Therapien zur Behandlung hilft. Ein Modell hilft dabei, den Krankheitsverlauf zu verstehen und mögliche Behandlungsansätze zu testen. Beispielsweise kann man mit Hilfe eines Modells wirksame Wirkstoffziele identifizieren oder kleine Moleküle screenen, die den Schweregrad verringern und das Fortschreiten der Krankheit stoppen könnten. Tiermodelle werden seit langem verwendet, haben aber mehrere Nachteile. Ferner sind Tiermodelle aufgrund genetischer Unterschiede für genetische Störungen ungeeignet. Heutzutage werden menschliche Stammzellen (embryonale und induzierte pluripotente) zunehmend verwendet, um menschliche Krankheiten zu modellieren.  

Krankheitsmodellierung mit menschlichen iPSCs wurde erfolgreich für mehrere durchgeführt Bedingungen wie Lateralsklerose, Blutkrankheiten, Diabetes, Chorea Huntington, spinale Muskelatrophie usw. Es gibt viele davon menschliche iPSC-Modelle von neuralen Erkrankungen des Menschen, angeborenen Herzfehlern und anderen genetischen Störungen.  

Das humane iPSC-Modell des Albinismus war jedoch erst am 11. Januar 2022 verfügbar, als die Wissenschaftler des National Eye Institute (NEI), das Teil der National Institutes of Health (NIH) ist, über die Entwicklung eines humanen iPSC-basierten In-vitro-Modells berichteten okulokutaner Albinismus (OCA) 

Okulokutaner Albinismus (OCA) ist eine genetische Störung, die die Pigmentierung von Augen, Haut und Haaren betrifft. Die Patienten leiden unter Augenproblemen wie reduzierter bestkorrigierter Sehschärfe, reduzierter Augenpigmentierung, Anomalien in der Fovea-Entwicklung und/oder abnormaler Kreuzung von Sehnervenfasern. Es wird angenommen, dass eine Verbesserung der Augenpigmentierung einige der Sehstörungen verhindern oder retten könnte.  

Die Forscher entwickelten ein In-vitro-Modell zur Untersuchung von Pigmentstörungen im menschlichen retinalen Pigmentepithel (RPE) und zeigten, dass das retinale Pigmentepithelgewebe, das in vitro von Patienten stammt, die bei Albinismus beobachteten Pigmentstörungen rekapituliert. Dies ist sehr interessant angesichts der Tatsache, dass Tiermodelle für Albinismus ungeeignet sind und es nur begrenzte menschliche Zelllinien gibt, um Melanogenese und Pigmentstörungen zu untersuchen. Die von Patienten stammenden OCA1A- und OCA2-iPSCs, die in dieser Studie entwickelt wurden, können eine erneuerbare und reproduzierbare Zellquelle für die Produktion von Zielzell- und/oder Gewebetypen sein. In vitro gewonnene OCA-Gewebe und OCA-iRPE werden ein tieferes Verständnis dafür ermöglichen, wie die Melaninbildung stattfindet, und Moleküle identifizieren, die an Pigmentierungsdefekten beteiligt sind, und weiter nach molekularen und/oder physiologischen Unterschieden suchen. 

Dies ist ein sehr bedeutender Schritt in Richtung des Ziels der Behandlung von Erkrankungen im Zusammenhang mit okulokutanem Albinismus (OCA).  

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References:  

  1. Avior, Y., Sagi, I. & Benvenisty, N. Pluripotente Stammzellen in der Krankheitsmodellierung und Arzneimittelforschung. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 17, 170–182 (2016). https://doi.org/10.1038/nrm.2015.27 
  1. Chamberlain S., 2016. Krankheitsmodellierung mit humanen iPSCs. Human Molecular Genetics, Band 25, Ausgabe R2, 1. Oktober 2016, Seiten R173–R181, https://doi.org/10.1093/hmg/ddw209  
  1. Bai X., 2020. Stammzellbasierte Krankheitsmodellierung und Zelltherapie. Zellen 2020, 9(10), 2193; https://doi.org/10.3390/cells9102193  
  1. Georg A., et al 2022. In-vitro-Krankheitsmodellierung des okulokutanen Albinismus Typ I und II unter Verwendung von humaninduziertem pluripotentem Stammzellen-abgeleitetem retinalen Pigmentepithel (2022). Stammzellberichte. Band 17, Heft 1, P173-186, 11. Januar 2022 DOI: https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2021.11.016 

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Umesh Prasad
Umesh Prasadhttps://www.UmeshPrasad.org
Chefredakteur, Scientific European

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