Для пациента и его родственников
Какую пользу можно получить при исследовании индуцированных плюрипотентных стволовых клеток у больных с психическими расстройствами?
Совсем недавно, предполагаемые мозговые клетки, полученные из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPSC) человека, были с энтузиазмом приняты в качестве потенциальных модельных систем, поскольку они имеют геномы реальных людей и могут быть экспериментально управляемыми.Потенциал моделей iPSC заключается в аппроксимации биологических аспектов болезни или риска в контексте конкретной клетки человека с конкретным геномом, который затем может быть изучен для выявления патогенных механизмов и определения целей для исправления или спасения. Основным препятствием для точного моделирования нейропсихиатрических расстройств in vitro является то, что нервные клетки, полученные из iPSC, обычно относительно незрелые. Экспрессия генов и электрофизиологические исследования показывают, что клетки как в 2D, так и в 3D моделях остаются в целом похожими на ранние фетальные нейроны (Livesey, M. et.al., 2016).
Для врача
Почему индуцированные плюрипотентные стволовые клетки обладают большой изменчивостью?
Подмножество генов, демонстрирующее самую высокую изменчивость как внутри, так и между людьми, обогащено мишенями комплекса поликомб-репрессора и H3K27me3, которые в сочетании опосредуют эпигенетическую регуляцию процессов развития, что предполагает этот путь как ключевой медиатор как внутри-, так и между субъектами изменчивости (Carcamo-Orive, I.,2017). Еще одним источником изменчивости является потенциальное наличие соматических мутаций; многие из них, вероятно, возникают в результате повреждения фибробластов донора ультрафиолетом, но они также могут возникать во время выведения, приводя к субклональным популяциям. Наконец, даже при наличии стандартных рабочих процедур негенетические факторы могут приводить к существенной вариабельности между лабораториями. Важно, что все эти источники изменчивости могут быть правдоподобно усилены позже при выведении/дифференциации и/или могут проявляться в зависимости от судьбы клеток.
Для исследователя
Почему генетический фон можно считать наибольшим источником изменчивости между линиями индуцированных плюрипотентных стволовых клеток?
Даже до введения экспериментальных манипуляций в моделях индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPSC) существовала присущая им изменчивость, охватывающая эффекты генетического фона, соматических мутаций и негенетических факторов, которые могут накапливаться в процессах выведения и дифференциации, если их тщательно не контролировать. Более того, эти различные факторы могут взаимодействовать сложным образом. Генетический фон является наибольшим источником изменчивости между линиями iPSC, хотя биологические (например, возраст донора) и технические факторы (например, эффекты партии) также вносят свой вклад (De Los Angeles A., et.al., 2021). Для исследований конкретных генов фенотипическое считывание может быть ясным, по крайней мере, теоретически. Например, если цель состоит в том, чтобы изучить эффект (редких) кодирующих мутаций, связанных с болезнью, в гене ионного канала, имеет смысл определить свойства полученных каналов и функцию нисходящих эффекторных путей. Аналогичным образом, модели на основе iPSC чрезвычайно хорошо подходят для изучения фундаментальных клеточных процессов, особенно тех, которые требуют, чтобы клетки имели нейронную идентичность, например, дендритный рост и образование синапсов.
Литература
Carcamo-Orive, I., Hoffman, G. E., Cundiff, P., Beckmann, N. D., D’Souza, S. L., Knowles, J. W., ... & Lemischka, I. (2017). Analysis of transcriptional variability in a large human iPSC library reveals genetic and non-genetic determinants of heterogeneity. Cell stem cell, 20(4), 518-532.
De Los Angeles A., et.al. Induced Pluripotent Stem Cells in Psychiatry: An Overview and Critical Perspective. Biol Psychiatry. 2021 Sep 15; 90(6): 362–372.
Livesey, M. R., Magnani, D., Hardingham, G. E., Chandran, S., & Wyllie, D. J. (2016). Functional properties of in vitro excitatory cortical neurons derived from human pluripotent stem cells. The Journal of physiology, 594(22), 6573-6582.
Добавить комментарий