వ్యాధుల మూలకణ నమూనాలు: అల్బినిజం యొక్క మొదటి నమూనా అభివృద్ధి చేయబడింది

Scientists have developed the first patient-derived stem cell మోడల్ of albinism. The model will help studying eye conditions related to oculocutaneous albinism (OCA).  

Sటెమ్ కణాలు ప్రత్యేకత లేనివి. వారు శరీరంలో ఏ నిర్దిష్ట పనితీరును చేయలేరు, కానీ వారు చాలా కాలం పాటు తమను తాము విభజించి, పునరుద్ధరించుకోగలరు మరియు కండరాల కణాలు, రక్త కణాలు, మెదడు కణాలు మొదలైన శరీరంలోని అనేక రకాలుగా ప్రత్యేకతను కలిగి ఉంటారు మరియు అభివృద్ధి చెందుతారు.  

Stem cells are present in our bodies at all stages of life, from పిండం to adulthood. Embryonic stem cells (ESCs) or fetal రక్త కణాలు శరీరానికి మరమ్మత్తు వ్యవస్థగా పనిచేసే వయోజన మూల కణాలు యుక్తవయస్సులో కనిపిస్తాయి.  

Stem cells can be grouped into four: embryonic stem cells (ESCs), adult stem cells, క్యాన్సర్ 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.  

ప్రేరేపిత ప్లూరిపోటెంట్ మూలకణాలు (iPSCలు) వయోజన సోమాటిక్ కణాల నుండి తీసుకోబడ్డాయి. జన్యువులు మరియు ఇతర కారకాల ద్వారా సోమాటిక్ కణాలను పునరుత్పత్తి చేయడం ద్వారా వాటి ప్లూరిపోటెన్సీ కృత్రిమంగా ప్రయోగశాలలో ప్రేరేపించబడుతుంది. iPSCలు విస్తరణ మరియు భేదంలో పిండ మూలకణాల వంటివి. మొదటి iPSC 2006లో యమనకా చేత మురిన్ ఫైబ్రోబ్లాస్ట్‌ల నుండి అభివృద్ధి చేయబడింది. అప్పటి నుండి, రోగి-నిర్దిష్ట నమూనాల నుండి అనేక మానవ iPSCలు అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి. రోగి యొక్క జన్యుశాస్త్రం iPSCల జన్యుశాస్త్రంలో ప్రతిబింబిస్తుంది కాబట్టి, ఈ పునరుత్పత్తి చేయబడిన సోమాటిక్ కణాలు జన్యు వ్యాధులను మోడల్ చేయడానికి ఉపయోగించబడతాయి మరియు మానవ జన్యుపరమైన రుగ్మతల అధ్యయనాన్ని విప్లవాత్మకంగా మార్చాయి.  

మోడల్ అనేది ఒక జంతువు లేదా కణాలు, ఇది వాస్తవ వ్యాధిలో గమనించిన అన్ని లేదా కొన్ని రోగలక్షణ ప్రక్రియలను ప్రదర్శిస్తుంది. చికిత్స కోసం చికిత్సలను అభివృద్ధి చేయడంలో సహాయపడే సెల్యులార్ మరియు మాలిక్యులర్ స్థాయిలలో వ్యాధి అభివృద్ధిని అర్థం చేసుకోవడానికి ప్రయోగాత్మక నమూనా యొక్క లభ్యత ముఖ్యమైనది. వ్యాధి ఎలా అభివృద్ధి చెందుతుందో అర్థం చేసుకోవడంలో మరియు సంభావ్య చికిత్సా విధానాలను పరీక్షించడంలో ఒక నమూనా సహాయపడుతుంది. ఉదాహరణకు, ఒక మోడల్ సహాయంతో సమర్థవంతమైన ఔషధ లక్ష్యాలను గుర్తించవచ్చు లేదా వ్యాధి యొక్క తీవ్రతను తగ్గించి, పురోగతిని ఆపగల చిన్న అణువులను తెరుస్తుంది. జంతు నమూనాలు చాలా కాలంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి కానీ అనేక ప్రతికూలతలు ఉన్నాయి. ఇంకా, జన్యుపరమైన అసమానతల కారణంగా జన్యుపరమైన రుగ్మతలకు జంతు నమూనాలు తగవు. ఇప్పుడు, మానవ మూలకణాలు (పిండ మరియు ప్రేరిత ప్లూరిపోటెంట్) మానవ వ్యాధులను మోడల్ చేయడానికి ఎక్కువగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి.  

మానవ iPSCలను ఉపయోగించి వ్యాధి మోడలింగ్ చాలా మందికి విజయవంతంగా జరిగింది పరిస్థితులు లాటరల్ స్క్లెరోసిస్, బ్లడ్ డిజార్డర్స్, డయాబెటిస్, హంటింగ్టన్'స్ వ్యాధి, వెన్నెముక కండరాల క్షీణత మొదలైనవి మంచి సంఖ్యలో ఉన్నాయి. మానవ iPSC నమూనాలు of human neural diseases, congenital heart diseases and other genetic రుగ్మతs.  

అయినప్పటికీ, నేషనల్ ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ హెల్త్ (NIH)లో భాగమైన నేషనల్ ఐ ఇన్‌స్టిట్యూట్ (NEI) శాస్త్రవేత్తలు 11 జనవరి 2022 వరకు మానవ iPSC-ఆధారిత ఇన్ విట్రో మోడల్ అభివృద్ధిని నివేదించినప్పుడు అల్బినిజం యొక్క మానవ iPSC మోడల్ అందుబాటులో లేదు. కంటిలోని అల్బినిజం (OCA) 

Oculocutaneous albinism (OCA) is a జన్యుపరమైన రుగ్మత 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 రెటీనా 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. 

ఓక్యులోక్యుటేనియస్ ఆల్బినిజం (OCA) సంబంధిత పరిస్థితుల చికిత్స లక్ష్యం దిశగా ఇది చాలా ముఖ్యమైన ముందడుగు.  

***

ప్రస్తావనలు:  

1. Avior, Y., Sagi, I. & Benvenisty, N. వ్యాధి మోడలింగ్ మరియు డ్రగ్ డిస్కవరీలో ప్లూరిపోటెంట్ మూలకణాలు. నాట్ రెవ్ మోల్ సెల్ బయోల్ 17, 170–182 (2016). https://doi.org/10.1038/nrm.2015.27 

2. చాంబర్‌లైన్ S., 2016. మానవ iPSCలను ఉపయోగించి వ్యాధి మోడలింగ్. హ్యూమన్ మాలిక్యులర్ జెనెటిక్స్, వాల్యూమ్ 25, ఇష్యూ R2, 1 అక్టోబర్ 2016, పేజీలు R173–R181, https://doi.org/10.1093/hmg/ddw209  

3. బాయి X., 2020. స్టెమ్ సెల్-బేస్డ్ డిసీజ్ మోడలింగ్ మరియు సెల్ థెరపీ. సెల్‌లు 2020, 9(10), 2193; https://doi.org/10.3390/cells9102193  

4. జార్జ్ ఎ., ఎప్పటికి 2022. మానవ ప్రేరిత ప్లూరిపోటెంట్ స్టెమ్ సెల్-డెరైవ్డ్ రెటినాల్ పిగ్మెంట్ ఎపిథీలియం (2022) ఉపయోగించి ఓక్యులోక్యుటేనియస్ అల్బినిజం టైప్ I మరియు II యొక్క ఇన్ విట్రో డిసీజ్ మోడలింగ్. స్టెమ్ సెల్ నివేదికలు. వాల్యూమ్ 17, సంచిక 1, P173-186, జనవరి 11, 2022 DOI: https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2021.11.016 

***