מודלים של תאי גזע של מחלות: המודל הראשון של לבקנות פותח

מדענים פיתחו את המודל הראשון של תאי גזע של לבקנות שמקורו במטופל. המודל יעזור לחקור מצבי עיניים הקשורים ללבקנות אוקולוקוטאנית (OCA).  

Sתאי טמ אינם מתמחים. הם אינם יכולים לבצע שום תפקיד ספציפי בגוף אך הם יכולים להתחלק ולחדש את עצמם לאורך זמן ובעלי פוטנציאל להתמקצע ולהתפתח לסוגים רבים ושונים בגוף כגון תאי שריר, תאי דם, תאי מוח וכו'.  

תאי גזע נמצאים בגופנו בכל שלבי החיים, מהעובר ועד הבגרות. תאי גזע עובריים (ESCs) או עוברי תאי גזע נראים בשלב המוקדם ביותר ואילו תאי גזע בוגרים המשמשים כמערכת תיקון לגוף נראים בבגרות.  

ניתן לקבץ תאי גזע לארבעה: תאי גזע עובריים (ESCs), תאי גזע בוגרים, תאי גזע סרטניים (CSCs) ותאי גזע פלוריפוטנטיים (iPSCs). תאי גזע עובריים (ESCs) מופקים מתאי מסה פנימיים בשלב הבלסטוציסט של עובר יונקים בני שלושה עד חמישה ימים. הם יכולים להתחדש ללא הגבלה ולהתמיין לסוגי תאים של כל שלוש שכבות הנבט. מצד שני, תאי גזע בוגרים משמשים כמערכת תיקון לשמירה על הומאוסטזיס תאי ברקמות. הם יכולים להחליף תאים מתים או פצועים אבל יש להם פוטנציאל התפשטות והתמיינות מוגבל בהשוואה ל-ESCs. תאי גזע סרטניים (CSCs) נוצרים מתאי גזע נורמליים שעוברים מוטציות גנטיות. הם יוזמים גידולים היוצרים מושבה גדולה או שיבוטים. תאי גזע סרטניים ממלאים תפקידים חשובים בגידולים ממאירים, ולכן התמקדות בהם יכולה לספק דרך לטיפול בסרטן.  

תאי גזע פלוריפוטנטיים המושרים (iPSCs) נגזרים מתאי סומטיים בוגרים. הפלוריפוטנציה שלהם נגרמת באופן מלאכותי במעבדה על ידי תכנות מחדש של תאים סומטיים באמצעות גנים וגורמים אחרים. iPSCs הם כמו תאי גזע עובריים בהתרבות והתמיינות. ה-iPSC הראשון פותח מפיברובלסטים של עכברים על ידי Yamanaka בשנת 2006. מאז, פותחו מספר iPSCs אנושיים מדגימות ספציפיות למטופל. מכיוון שהגנטיקה של החולה באה לידי ביטוי בגנטיקה של ה-iPSCs, תאים סומטיים מתוכנתים מחדש אלה משמשים למודל של מחלות גנטיות וחוללו מהפכה בחקר ההפרעות הגנטיות האנושיות.  

מודל הוא בעל חיים או תאים שמציגים את כל התהליכים הפתולוגיים או חלקם שנצפו במחלה ממשית. זמינות מודל ניסיוני חשובה להבנת התפתחות המחלה ברמות התאיות והמולקולריות המסייעות בפיתוח טיפולים לטיפול. מודל מסייע בהבנת אופן התפתחות המחלה ובבדיקת גישות טיפול פוטנציאליות. לדוגמה, ניתן לזהות מטרות תרופות אפקטיביות בעזרת מודל או לסנן מולקולות קטנות שיכולות להפחית את חומרת המחלה ולעצור את התקדמות המחלה. מודלים של בעלי חיים כבר זמן רב בשימוש אבל יש כמה חסרונות. יתר על כן, מודלים של בעלי חיים אינם מתאימים להפרעות גנטיות בגלל הבדלים גנטיים. כעת, נעשה שימוש הולך וגובר בתאי גזע אנושיים (עובריים ופלוריפוטנטים מושרה) למודל של מחלות אנושיות.  

מודלים של מחלות באמצעות iPSCs אנושיים נעשו בהצלחה במשך כמה תנאים כגון טרשת צדדית, הפרעות דם, סוכרת, מחלת הנטינגטון, ניוון שרירי עמוד השדרה וכו'. ישנם מספר לא מבוטל של דגמי iPSC אנושיים של מחלות עצביות אנושיות, מחלות לב מולדות והפרעות גנטיות אחרות.  

עם זאת, מודל iPSC אנושי של לבקנות לא היה זמין עד ה-11 בינואר 2022, כאשר המדענים במכון העין הלאומי (NEI) שהוא חלק מהמכון הלאומי לבריאות (NIH) דיווחו על פיתוח של מודל חוץ-גופי מבוסס iPSC אנושי עבור לבקנות עיניים (OCA) 

לבקנות Oculocutaneous (OCA) היא הפרעה גנטית המשפיעה על פיגמנטציה בעין, בעור ובשיער. המטופלים סובלים מבעיות עיניים כמו ירידה בחדות הראייה המתוקנת הטובה ביותר, פיגמנטציה עינית מופחתת, הפרעות בהתפתחות פובה ו/או הצלבה לא תקינה של סיבי עצב הראייה. נהוג לחשוב ששיפור פיגמנטציה בעיניים יכול למנוע או להציל חלק מליקוי הראייה.  

החוקרים פיתחו מודל חוץ-גופני לחקר פגמי פיגמנטציה באפיתל פיגמנט רשתית אנושי (RPE) והראו שרקמת אפיתל פיגמנט הרשתית שנגזרת חוץ-גופית ממטופלים משחזרת את פגמי הפיגמנטציה שנראו בלבקנות. זה מאוד מעניין לאור העובדה שמודלים של לבקנות בעלי חיים אינם מתאימים וישנן קווי תאים אנושיים מוגבלים לחקור מלנוגנזה ופגמים בפיגמנטציה. ה-OCA1A-ו-OCA2-iPSCs שמקורו במטופל שפותחו במחקר זה יכולים להיות מקור מתחדש וניתן לשחזור של תאים לייצור של סוגי תאי מטרה ו/או רקמות. רקמות OCA שמקורן במבחנה ו-OCA-iRPE יאפשרו הבנה מעמיקה יותר של האופן שבו מתרחשת יצירת מלנין וזיהוי מולקולות המעורבות בפגמי פיגמנטציה, ובדיקה נוספת להבדלים מולקולריים ו/או פיזיולוגיים. 

זהו צעד משמעותי מאוד קדימה לעבר המטרה של טיפול במצבים הקשורים לבקנות אוקולוקוטאנית (OCA).  

***

הפניות:  

1. Avior, Y., Sagi, I. & Benvenisty, N. Pluripotent cell cells in modeling disease and discovery drugs. Nat Rev Mol Cell Biol 17, 170–182 (2016). https://doi.org/10.1038/nrm.2015.27 

2. Chamberlain S., 2016. מודלים של מחלות באמצעות iPSCs אנושיים. גנטיקה מולקולרית אנושית, כרך 25, גיליון R2, 1 באוקטובר 2016, עמודים R173–R181, https://doi.org/10.1093/hmg/ddw209  

3. Bai X., 2020. מודל מחלות מבוסס תאי גזע וטיפול בתאים. תאים 2020, 9(10), 2193; https://doi.org/10.3390/cells9102193  

4. ג'ורג' א., ואח' 2022. מודלים של מחלות במבחנה של לבקנות אוקולו-קוטנית מסוג I ו-II באמצעות אפיתל פיגמנט רשתית (2022) המושרה על ידי אדם פלוריפוטנטי תאי גזע. דוחות תאי גזע. כרך 17, גיליון 1, P173-186, 11 בינואר 2022 DOI: https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2021.11.016 

***