الناجم عن بحوث الخلايا الجذعية المحفزة في عصر الطب الدقة

تاكاشي Hamazaki نهال الروبي ناتالي C. Fredette كاثرين E. Santostefano ناوهيرو تيرادا
نشرت لأول مرة: 18 كانون الثاني 2017 HTTPS://doi.org/10.1002/stem.2570

التطورات الحديثة في تقنيات تسلسل الحمض النووي وتكشف كيف الإنسان المنتسبين الاختلافات الجينية مع مخاطر صحية التفاضلية, حساسيات المرض, والاستجابات المخدرات. ومن المتوقع الآن هذه المعلومات للمساعدة في تقييم المخاطر الصحية الفردية, تصميم الشخصية الخطط الصحية وعلاج المرضى الذين يعانون من الدقة. فإنه لا يزال يشكل تحديا, ومع ذلك, لفهم كيف يمكن لهذه التغيرات الجينية تسبب التغيرات المظهرية في pathobiologies والاستجابة للعلاج. الخلايا الجذعية المحفزة التي يسببها الإنسان (IPSC) التكنولوجيات الناشئة باعتبارها استراتيجية واعدة لملء الفجوات المعرفية بين الدراسات جمعية الوراثية والجزيئية الكامنة آليات. اختراقات في تقنيات التحرير الجينوم والتحسين المستمر في تقنيات التمايز IPSC بشكل خاص جعل هذا الاتجاه أبحاث أكثر واقعية وعملية. وقد أظهرت الدراسات الرائدة التي iPSCs المستمدة من مجموعة متنوعة من الأمراض أحادية المنشأ يمكن أن ألخص بأمانة الظواهر المرض في المختبر عندما متباينة في أنواع الخلايا من الأمراض ذات الصلة. وقد تبين من الممكن تلخيص جزئيا الظواهر المرض, حتى مع المتأخر والأمراض جينائي. في الآونة الأخيرة, وقد ثبت iPSCs للتحقق من آثار المرض وتعدد الأشكال النووية المنفردة المتعلقة بالعلاج التي تم تحديدها من خلال تحليل الجينوم جمعية اسعة. في هذا الاستعراض, سنناقش كيفية البحث IPSC ستساهم في صحة الإنسان في الحقبة القادمة من طب دقيق. الخلايا الجذعية 2017;35:545-550

____________________________

الإعلانات:

الخلايا الجذعية العلاج في أوكرانيا

____________________________

بيان أهمية
كل شخص لديه مجموعة فريدة من الاختلافات الجينية التي تؤثر على قابلية وحمايتهم من كل من الاضطرابات الشائعة والنادرة. على الرغم من أن الارتباط بين صحة الإنسان والمتغيرات الفردية يجب توثيقها من حيث المبدأ, فإنه لا يزال يشكل تحديا للتحقق من الآثار المترتبة على العمليات البيولوجية الفعلية. توفر الخلايا الجذعية المحفزة التي يسببها الإنسان فرصة فريدة لتشريح أدوار المتغيرات الجينية لإمراض. هذا الاستعراض لمحات عامة التطورات الأخيرة كيف الناجم الجذعية المحفزة أبحاث الخلايا سيزيد من المساهمة في صحة الإنسان في الحقبة القادمة من طب دقيق.

التطورات الأخيرة في أبحاث الجينوم البشري مما يؤدي إلى عصر الطب الدقة
وتمت صياغة أول جينوم البشري في إشارة 2001 بعد جهد تعاوني دولي بين المؤسسات الأكاديمية, وذلك بهدف تميز الاختلافات الجينية في الجينوم البشري 1, 2. بعد الانتهاء من مشروع الجينوم البشري, وقد بذلت جهود طويلة لفهرسة هذه المتغيرات الجينية, كان أولها مشروع هاب ماب الدولي, التي تهدف إلى بناء كتل النمط الفرداني من الاختلافات الجينية الأكثر شيوعا, أي, النوكليوتيدات المفردة (تعدد الأشكال) عبر التجمعات البشرية 3, 4. ال 1000 مشروع الجينوم (HTTP://www.1000genomes.org/) الاختلافات الجينية الشائعة والنادرة وتتميز في 2,504 الأفراد من 26 مجموعات سكانية مختلفة باستخدام أساليب الجيل القادم التسلسل القائم والمصفوفات التنميط الجيني كثيفة 5. مع تدفق المعلومات وتوافر منصات التنميط الجيني, أصبح من الممكن لاستجواب الملايين من تعدد الأشكال في وقت واحد من مئات الآلاف من الأفراد من خلال الجينوم تحليل الارتباط واسعة (GWAS). ثورة هذا النهج مجال علم الوراثة, السماح للعديد من الجمعيات الوراثية ليتم من خلال الملحد, nonhypothesis النهج القائم. منذ الموجات الأولى من المنشورات GWAS في 2005, 23,058 وقد نشرت الجمعيات SNP-سمة في المعهد الوطني للبحوث الجينوم البشري - الأوروبي (NHGRI-بنك الإمارات الدولي) كتالوج مجموعها 2,502 دراسات GWAS 6

علم الصيدلة هو حقل مخصص لتحديد المحددات الوراثية للاستجابة المخدرات أو الآثار السلبية وهو المفتاح لمفهوم طب دقيق, الذي ينطوي على استخدام النمط الجيني لتوجيه اختيار الدواء. وعلى الرغم من عصر المثمر النتائج GWAS في علم الصيدلة, دينا الكثير من هذه المتغيرات لم يتخذ بعد ذلك إلى استخدام السريري. وهناك عقبة رئيسية لتنفيذ علم الصيدلة هي الرابط الأساسي الآلية غير معروف(الصورة) بين النمط الظاهري استجابة المخدرات وراثى. بينما توجد بعض الاختلافات الفردية في النيوكلوتايد في الجينات ذات الصلة بيولوجيا لالنمط الظاهري قيد الدراسة, غالبية المتغيرات تكمن في المناطق غير المكودة للجينوم, حيث اتصال مباشر إلى النمط الظاهري غير معروف ويفترض دورا في تنظيم الجينات. فك رموز دور الإشارات الجينية المرتبطة بها للكشف عن كيفية عمل هذه المتغيرات على المستوى الجزيئي والخلوي أمر بالغ الأهمية لفهم واضح لعملية المرض وتنفيذ الطب شخصية.

في 2015, أعلنت إدارة أوباما عن إطلاق مبادرة طب دقيق من قبل المعاهد الوطنية للصحة 7, 8 (HTTPS://www.nih.gov/precision-medicine-initiative-cohort-program) في هذه المبادرة, وستجرى دراسات الأتراب واسعة النطاق لدمج نمط الحياة الفردية, بيئة, والمعلومات الجينية, لبناء قاعدة معرفية شاملة والتي يمكن التنبؤ بمخاطر امراض الفردية والاستجابة للعلاجات. كان تسلسل الجينوم وتوصيف التنوع الوراثي خطوات أولية نحو تحقيق أهداف طب دقيق لاستخدام البيانات الفردية لتشخيص, يعالج, وتوقع استجابة للعلاجات الطبية. مع ظهور تقنيات الجيل التسلسل-الإنتاجية المقبلة العالية وانخفاض التكاليف بسرعة, فمن الممكن لإجراء الجينوم بأكمله, exome كله (ترميز البروتين), وTranscriptome على (RNA نسخة) التسلسل للتحقيق في الجمعيات مع الصفات المظهرية الشروط / المرض. بالإضافة إلى, دمج البيانات متعدد الأبعاد، OMICS (مثلا, علم الجينوم, transcriptomics, epigenomics, البروتينات, والايض) يحمل نعد لتوضيح التفاعلات البيولوجية تشارك في الأمراض المعقدة وتسليط الضوء على المتغيرات الجينية المهمة التي قد تضيع مع النهج الوراثية نظرا لعدم وجود دلالة إحصائية صارمة.

على الرغم من أن الارتباط بين صحة الإنسان والمتغيرات الفردية يجب توثيقها من حيث المبدأ, فإنه لا يزال يشكل تحديا للتحقق من الآثار المترتبة على العمليات البيولوجية الفعلية. استخدام الخلايا الجذعية المحفزة التي يسببها (IPSC) هو نظام جذاب لنمذجة المتغيرات الجينية لدراسة عواقب الجزيئية في نوع من الخلايا ذات الصلة. تكنولوجيا IPSC يعيد البرمجة خلية جسدية ناضجة تماما في الخلايا الجذعية المحفزة التي تحتفظ كل الخصائص الوراثية للمريض. ومن ثم يمكن التمييز بين هذه iPSCs إلى عدة أنواع الأنسجة المختلفة (للحصول على قائمة متزايدة من معالم التمايز الأنسجة التحقق من صحة, رؤية الخلايا الجذعية خلية 18, مارس 2016) 9, 10. وتحرير الأنظمة الجينات مثل كريسبر-CAS9 أو TALEN توسيع الدراسات التي تهدف إلى كشف آليات والعواقب الوظيفية من الاختلافات الوراثية 11, 12. ويمكن أن يتم ذلك من خلال النيوكليوتيدات تحرير واحدة, إدخال أو عكس الطفرات في iPSCs ومراقبة التغيرات المظهرية في خلايا متباينة عضال.

iPSCs إلى إيجاد علاجات للاضطرابات أحادية المنشأ
يمكن أن يكون الأمراض أحادية المنشأ أو جينائي مسببات. الأمراض أحادية المنشأ, الناجمة عن الميراث من الجينات المعيبة واحد تعتبر نادرة بسبب انتشار كل مرض منخفض جدا, عادة ما تكون أقل من 1/10,000 عند الولادة. تضاعف عدد من الأمراض مع المواضع الجينية السببية المعروفة في الماضي 10 سنوات كما رأينا في الانترنت وراثة مندلية في مان (OMIM) إحصاءات دخول. تحسين التشخيص الجينية وتنفيذ برامج الفحص (مثلا, فحص حديثي الولادة والمعرضة للخطر عروض) جعل من الممكن تحديد الأشخاص الذين يعانون من هذا المرض النادر. كنتيجة لــ, تؤثر أمراض وراثية نادرة 350 مليون شخص في جميع أنحاء العالم وانتشار عالمي لجميع الأمراض جين واحد عند الولادة تقريبا 1/100. منذ إنشاء iPSCs الإنسان في 2007 13, 14, لقد كان هناك توقع غير عادي للاستفادة من الخلايا إلى نموذج "الأمراض في طبق" الإنسان 15, 16. وقد أظهرت الدراسات الرائدة التي iPSCs المستمدة من مجموعة متنوعة من الاضطرابات أحادية المنشأ يمكن أن ألخص بأمانة الظواهر المرض في المختبر عندما متباينة في أنواع الخلايا من الأمراض ذات الصلة 17, 18. توليد خطوط IPSC من المرضى الذين يعانون من هذه الأمراض أحادية المنشأ هو نهج المفيد إنشاء في المختبر نموذج الإنسان دائم ولقد ثبت في العديد من الدراسات المنشورة 19-22. وقد أسفرت الجهود التعاونية بين الأوساط البحثية مجموعة متنوعة من الأمراض المحددة خطوط IPSC متاحة بسهولة من خلال البنوك IPSC 23 والباحثين قد تكون قادرة على العثور على خطوط الخلايا الجذعية من الاهتمام لإجراء المزيد من الدراسات الآلية أو مباشرة تطبيق الخلايا لفحص المخدرات.

وعلى الرغم من قدم العديد من الاكتشافات الهامة للأمراض أحادية المنشأ من خلال البحوث IPSC, واحدة من الدراسات الأكثر إثارة هو تقرير صدر مؤخرا عن التقزم التي كتبها ياماشيتا وآخرون. 24. الأهم, أنشأت الكتاب بعناية وسيلة للتمييز iPSCs إلى غضروفية لتشكيل الأنسجة الغضروفية. وكانت هذه خطوة حاسمة لياماشيتا وآخرون., لوضع بروتوكولات التمايز المناسبة لأنواع الخلايا من الأمراض ذات الصلة يمكن أن تكون عاملا مقيدا للبحث IPSC. انهم كانوا قادرين على تلخيص بنجاح تكوين الغضاريف غير طبيعي في المختبر خلال التفريق بين iPSCs المستمدة من المرضى الذين يعانون من التقزم عند مقارنة تلك من الاصحاء. علاوة على ذلك, على فحص مركب, وأظهر الباحثون أن العقاقير المخفضة للكوليسترول, تستخدم على نطاق واسع خفض الدهون الأدوية, تصحيح بشكل غير متوقع الغضروف المتدهورة في نموذج IPSC. هذا العمل المثالي يلخص بوضوح عمليات المرض في طبق ويدل على فائدة ووعد نماذج IPSC لاكتشاف علاجات جديدة لأمراض أحادية المنشأ نادرة.

بالإضافة إلى اثنين من الأبعاد التمايز أحادي الطبقة أو الأساسية ثلاثي الأبعاد (3د) التفاضل الكلي, وقد وضعت عدة مجموعات بروتوكولات التمايز 3D متطورة, وغالبا ما يطلق عليه "ثقافة عضي" نظرا لقدرتها على تشكيل هياكل المنظمة تذكرنا أجهزة النامي. والجدير بالذكر, للنظام العصبي المركزي الثقافة عضي, لانكاستر وآخرون. كما يتجلى ذلك أن iPSCs المستمدة من المريض صغر الرأس تشكيل الواقع عضي الدماغ أصغر من iPSCs من الأصحاء 25. وبالمثل, تطورت أساليب عدة ثقافة عضي لiPSCs لتوليد أنواع الأنسجة الأخرى وأجهزة (كوب البصرية, الغدة النخامية) 26, 27. مما لا شك فيه, وهذه الاكتشافات اختراق توفر تعقيد الضروري نموذج أكثر دقة اضطرابات والسماح للفرصة أكبر للاختبار قبل السريرية من الخيارات المتاحة لعلاج الخلايا البشرية في المختبر.

iPSCs لتحديد الاختلافات المظهرية أخرى في اضطرابات أحادية المنشأ
في اضطرابات أحادية المنشأ البشرية, طفرة جينية واحدة هي في الغالب المسؤولة عن النمط الظاهري للمرض. في كثير من الحالات, يمكننا التنبؤ كيف يمكن لطفرة معينة في جين واحد يؤثر على وظيفة البروتين (مثلا, نشاط انزيم المتبقية), الذي يرتبط مع شدة وعرضا لمرض. أنه, ومع ذلك, لا يزال تحديا لالتنبؤ بدقة الأعراض السريرية, شدة وظهور المرض من نوع الطفرة. مثال على هذا التحدي هو مرض جوشر (GD), اضطراب مقهورة التي تسببها طفرات في الجين GBA الذي يشفر glucocerebrosidase (GCase) 28. GCase هو انزيم الليزوزومية أن يحفز التحلل من غلوكوسيريبروزيد شحمي سكري لسيراميد والجلوكوز. المرضى الذين يعانون من GD تظهر مجموعة واسعة من الأعراض السريرية بما في ذلك ضخامة الكبد و الطحال, تشوه العظام, شذوذ الدموية, وأعراض عصبية. كثيرا ما وجدت الطفرة N370S في GBA في نوع 1 GD, الذي يعرض مع أعراض غير العصبية. من ناحية أخرى, كثيرا ما وجدت الطفرة L444P في نوع 2 أو 3 GD, التي لا الحاضر مع أعراض عصبية. كما تم ربط أحداث إعادة التركيب من موضع GBA مع جين كاذب المجاورة لبعض العروض السريرية غير عادية 29. المتغيرات المظهرية, ومع ذلك, وقد لوحظت بين المرضى الذين يعانون من الطفرات GBA متطابقة, مثل بين أزواج الأخوة المتضررين, وحتى بين التوائم المتماثلة. في حالة التوائم الزيجوت الواحدة, تأثرت واحدة مع GD لكن البعض ليس لديه أعراض سريرية حتى مع النشاط GCase منخفضة 30. في GD, نقص GCase يؤدي إلى تراكم glucosylceramide المستقلب المتوسط ​​glucosphingolipids, التي يتم استقلاب الى مزيد من سفينغوزين من قبل GCase الليزوزومية إضافية, GBA2. ومن المثير للاهتمام, حذف GBA2 في نموذج GD الماوس انقاذ الأعراض الحشوية والعظام, مما يشير إلى أن GBA2 يحتمل أن تستهدف تحسين بعض مظاهر المنهكة من GD 31.

وفي دراسة أخرى, Awad et al. مشاركة كشف من الاختلالات الليزوزومية وكتلة الالتهام الذاتي أثناء عملية الاعصاب من GD باستخدام الخلايا العصبية المستمدة من iPSCs من المرضى الذين يعانون من نوع 2 GD (شكل الأعصاب). على العلاج rapamycin, وكان المستحث موت الخلايا العصبية بشكل تفضيلي في الخلايا العصبية من نوع 2 GD-iPSCs, ولكن لم تكتب 1 GD-iPSCs. على الرغم من أن التعبير عن عامل النسخ EB (TFEB), وقد downregulated المنظم الرئيسي للجينات الليزوزومية, overexpression من TFEB فقط استعادة جزء من عملية العصبية في الخلايا العصبية من نوع 2 GD-iPSCs 32. وتمثل هذه النتائج وسيلة واعدة لتحديد الوراثية وغير الوراثية استخدمتا (جينية و / أو بيئية) جهري التي تؤثر الطفرات المسببة للأمراض. منذ iPSCs يمكن أن تتولد من الأفراد الذين يعانون من مختلف الخلفيات الوراثية, والمكاني الجينية يمكن أن تستهدف في iPSCs, سوف أنواع الخلايا من الأمراض ذات الصلة التي تم الحصول عليها من هذه iPSCs أن يكون أداة لا غنى عنها للتحقق من صحة آليات المرض المقترحة حديثا وشاشة العوامل البيئية / مركبات صغيرة لتعديل الظواهر المرض.

iPSCs لتشريح أدوار تعدد الأشكال في اضطرابات بوليغينيك والتفاضلية الردود المخدرات
وتتأثر كثير من الأمراض التي تصيب الإنسان وسمات مشتركة من قبل العديد من العوامل الوراثية والبيئية. الأمراض بوليغينيك ناتجة عن الميراث مضافة من الأشكال خفية متعددة, وبلغت ذروتها في النمط الظاهري المتضررين. في 2016, تقريبا 5,000 تم تصنيفها الظواهر المرض وربطها مع المواضع الجينية السببية في OMIM (HTTP://omim.org/statistics/entry). GWAS قد حددت بنجاح مئات من المتغيرات الجينية المرتبطة مختلف الظروف وقدمت معلومات قيمة حول التشخيص, المراجع, وتحسين العلاجية للأمراض البشرية المعقدة 33. مثال على القواسم المشتركة, مرض معقد وpolyfactorial هو ارتفاع ضغط الدم (HTN). HTN يشكل عبئا صحيا كبيرا فى الولايات المتحدة. الذي يؤثر على ما يقرب من 80 مليون شخص 34 والعلاج المباشرة للمريض يبلغ مجموع ما يقرب من 40 مليار دولار سنويا 35. بالإضافة إلى, HTN ويزيد من خطر من أجل التقدم الأمراض القلبية الوعائية مثل السكتة الدماغية وقصور القلب 34, 36 وكلاء الخافضة للضغط العديد من مثل مدرات البول, مثبطات إيس, حاصرات مستقبلات الأنجيوتنسين, هي حاصرات بيتا ومثبطات قناة الكالسيوم المتوفرة حاليا, ولكن فعاليتها على ضغط الدم يختلف بين الأفراد. وقد حددت GWAS ودراسات حالة عن الجينات المرشحة عدة المتغيرات الجينية التي يمكن أن تنظم ضغط الدم أو المساهمة في مسار الدوائية والدواء 37. وقد استخدمت النماذج الحيوانية بشكل مكثف لدراسة أمراض جهازية مثل HTN, إلا أنها قد لا تكون دائما مناسبة لفهم تأثير البيولوجي من المتغيرات الجينية البشرية. كما أنه من الصعب الحصول على عدد كبير من الأنسجة المناسبة من أهمية لالنمط الظاهري للاهتمام (مثلا, العضلات الملساء الوعائية أو البطانة) من شخص مع النمط الجيني محددة لاختبار العواقب البيولوجية أو الوظيفية لهذه الاختلافات الوراثية. لمكافحة هذه التحديات, بيل وآخرون. بناء مستودع IPSC من 17 المرضى HTN, كانت الاختلافات SNP التي الجينوم على نطاق وكذلك الردود السريرية للأدوية الخافضة للضغط المتاحة 38. تم إنشاء iPSCs من سحب الدم من خلايا الدم وحيدات النوى الطرفية التي تم جمعها من المشاركين في تقييم علم الصيدلة الجيني من الاستجابة الخافضة للضغط (كمثرى) دراسة 39 (HTTPS://clinicaltrials.gov/NCT00246519). بيل وآخرون. ثم متباينة هذه iPSCs إلى خلايا العضلات الملساء الوعائية وكميا انكماش في استجابة للمؤثرات المختلفة الفسيولوجية 38. علاوة على ذلك, أظهرت الدراسة أيضا قدرة iPSCs إلى تلخيص تعديل المرتبطة SNP-التعبير PRKCA. وقد وrs16960228 SNP موثقة جيدا في العديد من الأفواج GWAS لربط مع استجابة المخدرات ارتفاع ضغط الدم وكذلك مستويات التعبير التفاضلية من PRKCA. وتدعم هذه البيانات قيمة تطبيق ومتعدية من iPSCs في نمذجة النتائج GWAS.

ويرد مثال آخر على النمذجة مرض القلب والأوعية الدموية باستخدام iPSCs التي كتبها ايبرت وآخرون. 40. إيبرت وآخرون. درست SNP في الجين الترميز لaldehydronease 2 خميرة, الذي يمنح خسارة من الآثار القلبية ويزيد من خطر الشريان التاجي ومرض نقص تروية القلب. العضلية (سم) متباينة من iPSCs المستمدة من سكان آسيا الشرقية مرمزة لALDH2 * SNP مشترك (MAF = 0.08), أثبتت أن مضادة تحمل ALDH2 * وراثى ارتفعت مستويات الاكسدة وألدهيد ثانوية 4HNE تراكم. أدى تراكم هذه المنتجات الثانوية اثنين في دورة الخلية dysregulated ويشير موت الخلايا المبرمج, الذي تفاقم الضرر وتقليل الانتعاش الخلوي لتحدي نقص تروية في مضادة للALDH2 * الناقلين, وبالتالي وضع الآليات الخلوية لزيادة قابلية المرض لSNP واحد.

أخيرا, والثابت أن الاختلافات في القابلية والمخدرات ردا على HTN والأمراض جينائي متعددة تختلف من جماعة عرقية (أي, أمريكا مقابل أفريقيا. أمريكا أوروبا الغربية), سيكون من المهم أن نفهم فائدة هذه المكتبات iPSCs على أساس الخلفية العرقية. لمواجهة التحدي المتمثل في التنوع في مجال علم الوراثة المرض باستخدام iPSCs, تشانغ وآخرون. أفادت وبناء بنك IPSC من السكان متنوعة عرقيا 41. إلتقطناها معا, وتبين هذه الدراسات أن مكتبة IPSC مع تعدد الأشكال المحددة والبيانات المظهرية سوف يكون مصدرا مفيدا للتحقق من آثار تعدد الأشكال التي تم تحديدها GWAS وتسهيل فهم الآلية الفسيولوجية الإنسان والحالات المرضية.

من المهم على نحو متزايد أن نفهم كيف محددة المتغيرات خطر تساهم ظيفيا المرضية الكامنة. مقارنة مع طفرة جينية واحدة وجدت في الأمراض أحادية المنشأ, يمكن للآثار المتغيرات SNP غالبا ما تكون بسيطة أو خفية. من المهم أن تستخدم الخلايا إسوي لفك أهمية هذه المتغيرات الجينية. التطورات الحديثة في تكنولوجيا الجينوم التحرير (مثلا, / أنظمة Cas9 كريسبر) وتبسيط القدرة على استهداف المواضع الجينية محددة للدراسات وظيفية. وقد استعرضت أساليب الجينات التحرير والتي IPSC بالتفصيل في مكان آخر 42, 43. Soldner وآخرون. أظهرت ظيفية الاتصال من المتغيرات المخاطر التي تم تحديدها GWAS من مرض باركنسون في الخلايا العصبية المستمدة من iPSCs الإنسان 44. وركزوا على الأمراض المرتبطة تعدد الأشكال خطر الشلل الرعاش, التي تقع في α-synuclein (SNCA) المنطقة التنظيمية بناء على معلومات جينية على نطاق الجينوم. من خلال إنشاء TAQMAN SNP فحوصات التنميط الجيني لالكمي عكس النسخ تفاعل البلمرة المتسلسل, أنهم كانوا قادرين على رصد التغيرات الطفيفة في النسخ-أليل معين من SNCA بين اثنين من تعدد الأشكال التي تقع في المنطقة محسن SCNA. كنهج متابعة, طرقوا المغادرة أليل واحد من تعدد الأشكال باستخدام كريسبر / نظام Cas9 لنرى كيف تؤثر على تعدد الأشكال التعبير SNCA. ووجد الباحثون أن التعبير عن أليل محددة تترجم تقريبا إلى زيادة إجمالي التعبير SNCA من 1.06 مرات في الخلايا العصبية و 1.18 مرات في السلائف العصبية. علاوة على ذلك, تم الكشف عن تسلسل يعتمد ملزمة للدماغ محدد عوامل النسخ EMX2 وNKX6-1 على هذا الموضع.

كجزء من الدراسات الجينية جمعية الجيل القادم (الجيل التالي) برنامج, مختلف المجالات من الباحثين وتودع الآن الموارد IPSC, ولدت من الأفراد الذين يمثلون مختلف الظروف وكذلك الاصحاء, وذلك بهدف متابعة النتائج من علم الجينوم وظيفية مع التحقيقات الميكانيكية. ويهدف البرنامج إلى توليد خطوط IPSC من أكثر من 1,500 هم أفراد بعضها متاح من خلال أحد البنوك IPSC العام (HTTP://www.wicell.org/home/stem-cell-lines/collections/collections.cmsx). ويرتبط كل سطر IPSC مع البيانات السريرية (مثلا, حالة الدهون, QT فترة وECG سمة القلب, HTN الرئوي) وكذلك عمر, الجنس والانتماء العرقي. SNP التنميط الجيني, التعبير الجيني, وسيكون تحليل البيانات -omics المتاحة لهذه الخطوط في المستقبل.

ومن الأهمية بمكان أن جودة عالية خطوط IPSC يتم إقران أيضا مع بيانات عالية الجودة الجينية والسريرية. ويمكن تسهيل ذلك من خلال التعاون الكبيرة التي تولد الظواهر متسقة من خلال المعايير الموضوعة للتشخيص وتعريف النمط الظاهري دقيقة, مع الهدف النهائي المتمثل في الحد من التقلبات النمط الظاهري. وبشكل أكثر دقة يتم تعريف النمط الظاهري, وارتفاع احتمال تحديد الجين الجاني والمتغيرات الجينية 45. مع مثل هذه الظواهر موحدة, تقدم الاكتشافات الوراثية وتكرارها ويمكن إجراء, والتي يمكن ترحيلها إلى دراسات IPSC باستخدام أنسجة صلة. وأظهرت دراسة أجراها الصحراء وآخرون. يدل على أن يتم تقليل قيمة المعلومات التسلسل عميقة إذا لم يقترن ذلك مع البيانات النمط الظاهري جودة عالية من المرضى 46. القياس يمكن إجراء هنا ونحن نفكر في انخفاض قيمة IPSC إذا نحن لم يكن لديك النمط الظاهري السريرية المحددة بدقة التي من شأنها أن تترجم في النهاية إلى النمط الظاهري الخلوية في طبق. وبالتالي, من المهم على نحو متزايد للاتحادات التعاونية الوراثية لإنشاء إجراءات التثبت النمط الظاهري لجني الفائدة القصوى من النمذجة IPSC.

iPSCs إلى فهم الاختلافات الوراثية والمظهري وراء GWAS
وقد تبين مؤخرا أن المتغيرات الجينية النادرة خاصة, مثل العيوب البديل متماثل مما أدى إلى الأمراض النادرة, يمكن ربط لزيادة خطر الأمراض الأكثر شيوعا، وكذلك. فمثلا, وجود طفرة GBA الممرضة لمرض غوشيه (GD) 28 (مثلا, N370S, L444P) في أليل واحد (الناقل) لن عادة تظهر الأعراض الكاملة لGD, ولكن هل خطر زيادة لمرض باركنسون 47, 48. وكانت نسبة الأرجحية للطفرة GBA في PD أكبر من 5, وهي نسبة مرتفعة بشكل غير عادي مقارنة مواضع الخطر موجودة من GWAS 49. من ناحية أخرى, هناك على سبيل المثال حيث متغير وراثي نادر له تأثير وقائي على مرض معقد. SLC30A8 بترميز لنقل جزيرة الزنك (ZnT8) وZnT8 كان معروفا كمنظم رئيسي لإفراز الأنسولين في خلايا بيتا في البنكرياس. 50. علاوة على ذلك, على نطاق واسع التي تم تحديدها GWAS البديل المشترك (p.Trp325Arg) على SLC30A8 أن يؤدي إلى زيادة خطر لنوع 2 داء السكري (T2D) 51-53. دراسات أجريت على الحيوانات مع هذا البديل, ومع ذلك, أظهرت نتائج متضاربة عن التسبب في T2D. بذلت اختراق من خلال دراسات التعاونية الدولية, التي تهدف إلى إيجاد الخسارة من وظيفة وقائية ضد المتغيرات T2D. تسلسل البيانات من أكثر من 150,000 حدد الناس الأفراد متخالف لهراء البديل (ص. الارجنتين 138*) في لفيف الفنلندية معارضها 60% تقليص خطر التعرض للنوع 2 داء السكري 54. مؤخرا, تشن وآخرون. اقترح نهج العكسي للعثور على أشخاص أصحاء مرونة لأشكال توغل للغاية من اضطرابات الطفولة الوراثية. أنها متسلسلة 874 الجينات في 589,306 الجينوم وجدت 13 قام البالغين الطفرات ل 8 شروط المندلية شديدة مع عدم وجود المظاهر السريرية المبلغ عنها من المرض المشار إليه 55. هذا يمكن أن يكون خطوة أولى نحو الكشف عن المتغيرات الجينية الوقائية, وتوقع مزيد من الدراسات الميكانيكية. كما نوقش أعلاه, سوف iPSCs بمثابة أداة قوية هنا كذلك لتشريح الآليات الجزيئية للجمعيات الوراثية, نأمل أن تؤدي اكتشافات علاجية جديدة.

____________________________

الإعلانات:

الخلايا الجذعية العلاج في أوكرانيا

____________________________

استنتاج
جمع معرفتنا لعلم الوراثة الأمراض البشرية, نبدأ أن ندرك أن كل شخص لديه مجموعة فريدة من المتغيرات التي تساهم في قابلية والحماية لمجموعة متنوعة من الاضطرابات. الظواهر تختلف حتى داخل الأمراض أحادية المنشأ النادرة التي تعتمد على أنواع الطفرات الخاصة, الخلفية الوراثية والعوامل البيئية. لمزيد من طب دقيق مسبق, وسوف تصبح ذات أهمية متزايدة لتشريح الآليات الجزيئية الكامنة وراء هذه الجمعيات الوراثي، النمط الظاهري. توفر iPSCs الإنسان فرصة فريدة لملء هذه الفجوات المعرفية, وتزايدها المتوقعة في الاستخدام من قبل الباحثين عبر مستودعات الخلوية الموقف منها كما كاشف حاسم للجيل القادم من دراسات علم الجينوم المرض (تين. 1).

الشكل 1
مفتوحة في الشكل viewerPowerPoint
وقف تكتيك خلية للمضي قدما طب دقيق. كل شخص لديه مجموعة فريدة من الاختلافات الجينية التي تؤثر على قابلية وحمايتهم من كل مشترك & الاضطرابات النادرة. توفر iPSCs الإنسان فرصة فريدة لتشريح أدوار المتغيرات الجينية لإمراض. الاختصار: iPSCs, تتضمن الخلايا الجذعية المحفزة.

شكر وتقدير
وأيد هذا العمل في جزء من الوكالة اليابانية للبحوث والإنماء الطبية, AMED, مشروع بحث عملي عن الأمراض النادرة / المستعصية, المعاهد الوطنية للصحة (GM119977 وDK104194), جمعية القلب الأمريكية (16GRNT30980002), وجامعة فلوريدا السريرية ومعهد العلوم بالحركة (UL1TR001427). NCF هي المستفيدة من زمالة ما بعد الدكتوراه T32 DK074367.

العلاج بالخلايا الجذعية