Son güncelleme: Ağustos 17, 2026
Hassas Tıp Çağında Uyarılmış Pluripotent Kök Hücre Araştırması
Takashi Hamazaki Nihal El Rouby Natalie C. Fredette Katherine E. Santostefano Naohiro Terada
İlk yayınlandı: 18 Ocak 2017 https://doi.org/10.1002/stem.2570
DNA dizileme teknolojilerindeki son gelişmeler, insan genetik varyasyonlarının farklı sağlık riskleriyle nasıl ilişkili olduğunu ortaya koyuyor, hastalık duyarlılıkları, ve ilaç tepkileri. Bu tür bilgilerin artık bireysel sağlık risklerinin değerlendirilmesine yardımcı olması bekleniyor, kişiselleştirilmiş sağlık planları tasarlayın ve hastaları hassasiyetle tedavi edin. Hala zorlu, Yine de, Bu tür genetik varyasyonların patobiyoloji ve tedaviye yanıtta fenotipik değişikliklere nasıl neden olduğunu anlamak. İnsan kaynaklı pluripotent kök hücre (iPSC) teknolojiler, genetik ilişkilendirme çalışmaları ile altta yatan moleküler mekanizmalar arasındaki bilgi boşluklarını doldurmak için umut verici bir strateji olarak ortaya çıkıyor. Genom düzenleme teknolojilerindeki atılımlar ve iPSC farklılaştırma tekniklerindeki sürekli gelişme, özellikle bu araştırma yönünü daha gerçekçi ve pratik hale getiriyor. Öncü çalışmalar, çeşitli monogenik hastalıklardan türetilen iPSC'lerin, hastalıkla ilgili hücre tiplerine farklılaştırıldığında in vitro hastalık fenotiplerini güvenilir bir şekilde özetleyebildiğini göstermiştir.. Hastalık fenotiplerini kısmen özetlemenin mümkün olduğu gösterilmiştir., geç başlangıçlı ve poligenik hastalıklarda bile. Daha yakın zamanda, iPSC'lerin, genom çapında ilişkilendirme analizi yoluyla tanımlanan hastalık ve tedaviyle ilişkili tek nükleotid polimorfizmlerinin etkilerini doğruladığı gösterilmiştir.. Bu incelemede, iPSC araştırmasının önümüzdeki hassas tıp çağında insan sağlığına nasıl daha fazla katkıda bulunacağını tartışacağız. Kök Hücreler 2017;35:545–550
_______________________________
Reklamcılık:
_______________________________
Önem Beyanı
Her insan hem yaygın hem de nadir hastalıklara karşı duyarlılığı ve korunmayı etkileyen benzersiz bir dizi gen varyasyonuna sahiptir.. Her ne kadar insan sağlığı ile bireysel değişkenlikler arasındaki ilişkilerin prensipte doğrulanması gerekiyorsa da, gerçek biyolojik süreçler üzerindeki etkileri doğrulamak hala zordur. İnsan kaynaklı pluripotent kök hücreler, patogenezde genetik varyantların rollerini incelemek için eşsiz bir fırsat sağlar. Bu derleme, uyarılmış pluripotent kök hücre araştırmasının önümüzdeki hassas tıp çağında insan sağlığına nasıl daha fazla katkıda bulunacağı konusundaki son gelişmeleri gözden geçirmektedir..
İnsan Genomu Araştırmalarındaki Son Gelişmeler Hassas Tıp Çağına Yol Açıyor
İlk insan referans genomu taslağı hazırlandı 2001 akademik kurumlar arasındaki uluslararası işbirliği çabasının ardından, İnsan genomundaki genetik varyasyonları karakterize etme hedefiyle 1, 2. İnsan genom projesinin tamamlanmasının ardından, Bu genetik varyantları kataloglamak için geniş çabalar sarfedildi, bunlardan ilki uluslararası HapMap projesiydi, En yaygın genetik varyasyonların haplotip bloklarını oluşturmayı amaçlayan, yani, tek nükleotid polimorfizmleri (SNP'ler) insan popülasyonları genelinde 3, 4. The 1000 genom projesi (http://www.1000genomes.org/) yaygın ve nadir genetik varyasyonlarla karakterize edilmiştir. 2,504 bireyler 26 yeni nesil dizilemeye dayalı yöntemler ve yoğun genotipleme dizileri kullanılarak farklı popülasyonlar 5. Bilgi akışı ve genotipleme platformlarının kullanılabilirliği ile, genom çapında ilişkilendirme analizi yoluyla yüzlerce kişiden binlerce kişiye kadar milyonlarca SNP'yi aynı anda sorgulamak mümkün hale geldi (GWAS). Bu yaklaşım genetik alanında devrim yarattı, agnostik bir yaklaşımla birçok genetik ilişkinin kurulmasına izin vermek, hipoteze dayalı olmayan yaklaşım. GWAS yayınlarının ilk dalgalarından bu yana 2005, 23,058 SNP-özellik ilişkileri Ulusal İnsan Genomu Araştırma Enstitüsü - Avrupa'da yayınlanmıştır. (NHGRI-EBI) katalog toplamı 2,502 GWAS çalışmaları 6
Farmakogenomik, ilaca yanıtın veya yan etkilerin genetik belirleyicilerini tanımlamaya adanmış bir alandır ve hassas tıp kavramının anahtarıdır., ilaç seçimine rehberlik etmek için genotipin kullanılmasını gerektirir. Farmakogenomikte GWAS bulgularının verimli bir dönemine rağmen, bu varyantların birçoğu henüz klinik kullanıma sunulmamıştır. Farmakogenomik uygulamasının en büyük engeli, altta yatan bilinmeyen mekanik bağlantıdır.(S) ilaca yanıt fenotipi ve genotip arasındaki. Bazı SNP'ler incelenen fenotip için biyolojik olarak ilgili genlerde bulunurken, Varyantların çoğunluğu genomun kodlamayan alanlarında bulunur, fenotiple doğrudan bir bağlantının bilinmediği ve gen regülasyonunda bir rolün varsayıldığı durumlarda. Bu varyantların moleküler ve hücresel düzeyde nasıl çalıştığını ortaya çıkarmak için ilgili genetik sinyallerin rolünün çözülmesi, hastalık sürecinin net bir şekilde anlaşılması ve kişiselleştirilmiş tıbbın uygulanması açısından çok önemlidir..
İçinde 2015, Obama yönetimi, Ulusal Sağlık Enstitüleri tarafından hassas ilaç girişimi başlatıldığını duyurdu 7, 8 (https://www.nih.gov/precision-medicine-initiative-cohort-program) Bu girişimde, Bireysel yaşam tarzını entegre etmek için geniş ölçekli kohort çalışmaları yapılacaktır., çevre, ve genomik bilgi, Bireysel hastalık riskini ve tedavilere yanıtı tahmin edebilecek kapsamlı bir bilgi tabanı oluşturmak. Genom dizilimi ve genetik değişkenliğin karakterizasyonu, teşhis için bireysel verilerin kullanılmasına yönelik hassas tıp hedeflerine doğru atılan ilk adımlardı., davranmak, ve tıbbi tedavilere yanıtı tahmin etme. Yüksek verimli yeni nesil dizileme teknolojilerinin ortaya çıkışı ve hızla düşen maliyetlerle birlikte, tüm genomu gerçekleştirmek mümkün, bütün ekzom (protein kodlaması), ve transkriptom (RNA transkripti) fenotipik özellikler/hastalık koşulları ile ilişkileri araştırmak için sıralama. Ek olarak, çok boyutlu-omik verilerinin entegrasyonu (E.G., genomik, transkriptomik, epigenomik, proteomik, ve metabolizma) Karmaşık hastalıklarda yer alan biyolojik etkileşimleri aydınlatmak ve kesin istatistiksel önem eksikliği nedeniyle genetik yaklaşımlarla gözden kaçabilecek önemli genetik varyantlara ışık tutmak için umut vaat ediyor.
Her ne kadar insan sağlığı ile bireysel değişkenlikler arasındaki ilişkilerin prensipte doğrulanması gerekiyorsa da, gerçek biyolojik süreçler üzerindeki etkileri doğrulamak hala zordur. İndüklenmiş pluripotent kök hücrelerin kullanımı (iPSC) ilgili hücre tipindeki moleküler sonuçları incelemek amacıyla genetik varyantları modellemek için çekici bir sistemdir. iPSC teknolojisi, tamamen olgunlaşmış bir somatik hücreyi, bireysel bir hastanın tüm genetik özelliklerini koruyan pluripotent bir kök hücreye yeniden programlıyor. Bu iPSC'ler daha sonra birden fazla farklı doku tipine ayrılabilir (doğrulanmış doku farklılaşması kilometre taşlarının büyüyen listesi için, bkz. Hücre Kök Hücresi 18, Mart 2016) 9, 10. CRISPR-CAS9 veya TALEN gibi gen düzenleme sistemleri, genetik varyasyonların mekanizmalarını ve işlevsel sonuçlarını ortaya çıkarmayı amaçlayan çalışmaları genişletecek 11, 12. Bu, tek nükleotidlerin düzenlenmesi yoluyla yapılabilir., iPSC'lere mutasyonların eklenmesi veya tersine çevrilmesi ve terminal olarak farklılaşmış hücrelerdeki fenotipik değişikliklerin gözlemlenmesi.
iPSC'ler Monojenik Bozuklukların Tedavisini Bulacak
Hastalıkların monogenik veya poligenik etiyolojileri olabilir. Monojenik hastalıklar, Tek bir kusurlu genin kalıtımından kaynaklanan hastalıklar nadir olarak kabul edilir, çünkü her hastalığın prevalansı oldukça düşüktür., genellikle daha az 1/10,000 doğumda. Nedensel genetik lokasyonu bilinen hastalıkların sayısı son dönemde iki katına çıktı 10 İnsandaki Çevrimiçi Mendel Kalıtımında görüldüğü gibi yıllar (AMAN TANRIM) giriş istatistikleri. Genetik teşhisin iyileştirilmesi ve tarama programlarının uygulanması (E.G., yenidoğan taraması ve yüksek riskli taramalar) bu kadar nadir hastalığa sahip kişilerin tanımlanmasını mümkün kılmak. Sonuç olarak, Nadir genetik hastalıklar etkiliyor 350 Dünya çapında milyon kişi ve doğumda tüm tek gen hastalıklarının küresel prevalansı yaklaşık 1/100. İnsan iPSC'lerinin kuruluşundan bu yana 2007 13, 14, İnsandaki “bir tabaktaki hastalıkları” modellemek için hücrelerin kullanılmasına yönelik olağanüstü bir beklenti var 15, 16. Öncü çalışmalar, çeşitli monogenik bozukluklardan türetilen iPSC'lerin, hastalıkla ilgili hücre tiplerine farklılaştırıldığında in vitro hastalık fenotiplerini güvenilir bir şekilde özetleyebildiğini göstermiştir. 17, 18. Bu monogenik hastalıklara sahip hastalardan iPSC soylarının oluşturulması, kalıcı bir in vitro insan modeli oluşturmak için yararlı bir yaklaşımdır ve çok sayıda yayınlanmış çalışmada gösterilmiştir. 19-22. Araştırma toplulukları arasındaki işbirlikçi çabalar, iPSC bankaları aracılığıyla kolaylıkla temin edilebilen çeşitli hastalığa özgü iPSC hatları ortaya çıkarmıştır. 23 ve araştırmacılar daha ileri mekanik çalışmalar yürütmek için ilgi çekici kök hücre dizilerini bulabilir veya hücreleri ilaç taraması için doğrudan uygulayabilirler..
Her ne kadar iPSC araştırması yoluyla monogenik hastalıklar için birçok önemli keşif yapılmış olsa da, En heyecan verici çalışmalardan biri, Yamashita ve arkadaşlarının akondroplazi hakkında yakın zamanda yayınladığı bir rapordur.. 24. Önemli olan, yazarlar, iPSC'leri kıkırdak dokusu oluşturmak üzere kondrositlere ayrıştırmak için dikkatli bir şekilde bir yöntem geliştirdiler. Bu Yamashita ve diğerleri için kritik bir adımdı., çünkü hastalıkla ilgili hücre tipleri için uygun farklılaşma protokollerinin geliştirilmesi, iPSC araştırmaları için hala sınırlayıcı bir faktör olabilir. Sağlıklı kontrollerden elde edilenlerle karşılaştırıldığında akondroplazili hastalardan elde edilen iPSC'lerin in vitro farklılaşması sırasında anormal kıkırdak oluşumunu başarılı bir şekilde özetlemeyi başardılar.. Üstelik, bileşik taraması üzerine, statinlerin olduğunu gösterdiler, Yaygın olarak kullanılan lipit düşürücü ilaçlar, iPSC modelindeki bozulmuş kıkırdak beklenmedik şekilde düzeltildi. Bu örnek çalışma, bir tabaktaki hastalık süreçlerini açıkça özetlemekte ve nadir monogenik bozukluklara yönelik yeni tedavilerin keşfedilmesinde iPSC modellerinin faydasını ve vaatlerini göstermektedir..
İki boyutlu tek katmanlı farklılaşmaya veya temel üç boyutluya ek olarak (3D) toplam farklılaşma, birkaç grup karmaşık 3 boyutlu farklılaştırma protokolleri geliştirdi, Gelişmekte olan organları hatırlatan organize yapılar oluşturma yeteneklerinden dolayı sıklıkla “organoid kültür” olarak adlandırılır.. Özellikle, merkezi sinir sistemi organoid kültürü için, Lancaster ve diğerleri. Mikrosefali hastadan elde edilen iPSC'lerin gerçekten de sağlıklı bir kontrolden elde edilen iPSC'lerden daha küçük bir beyin organoidi oluşturduğunu gösterdi 25. Benzer şekilde, iPSC'ler için çeşitli organoid kültür teknikleri, diğer doku türlerini ve organları oluşturmak üzere gelişti (optik fincan, hipofiz bezi) 26, 27. şüphesiz, Bu çığır açıcı keşifler, bozuklukların daha doğru bir şekilde modellenmesi için gerekli karmaşıklığı sağlayacak ve insan hücrelerine yönelik in vitro tedavi seçeneklerinin klinik öncesi test edilmesi için daha fazla fırsat sağlayacak..
iPSC'ler Monojenik Bozukluklarda Daha Fazla Fenotipik Varyasyonları Tanımlayacak
İnsan monogenik bozukluklarında, Hastalığın fenotipinden ağırlıklı olarak tek bir gen mutasyonu sorumludur. Birçok durumda, tek bir gendeki spesifik bir mutasyonun protein fonksiyonunu nasıl etkilediğini tahmin edebiliriz (E.G., artık enzim aktivitesi), bir hastalığın ciddiyeti ve ortaya çıkışı ile ilişkilidir. öyle, Yine de, klinik semptomları doğru bir şekilde tahmin etmek hala zordur, Mutasyonun türüne göre hastalığın şiddeti ve başlangıcı. Bu zorluğun bir örneği Gaucher hastalığıdır (GD), glukoserebrosidazı kodlayan GBA genindeki mutasyonların neden olduğu otozomal resesif bir hastalık (GC vakası) 28. GCase, glikolipid glukoserebrosidin seramid ve glikoza hidrolizini katalize eden bir lizozomal enzimdir.. GD'li hastalar hepatosplenomegali de dahil olmak üzere geniş bir klinik semptom yelpazesi gösterir., kemik deformitesi, hematolojik anormallik, ve nörolojik semptomlar. GBA'daki N370S mutasyonu sıklıkla şu tipte bulunur: 1 GD, nöronal olmayan semptomlarla ortaya çıkan. Diğer taraftan, L444P mutasyonu sıklıkla tipte bulunur 2 veya 3 GD, nörolojik semptomlarla ortaya çıkan. GBA lokusunun komşu bir psödojen ile rekombinasyon olayları da bazı olağandışı klinik tablolarla ilişkilendirilmiştir. 29. Fenotipik değişkenlikler, Yine de, Aynı GBA mutasyonlarına sahip hastalarda gözlenmiştir, örneğin etkilenen kardeş çiftleri arasında, ve hatta tek yumurta ikizleri arasında. Monozigotik ikiz vakasında, biri GD'den etkilenmişti ancak diğerinde düşük GCase aktivitesine rağmen hiçbir klinik semptom yoktu 30. GD'de, GCase eksikliği, ara metabolit glukosfingolipidler glukozilseramidin birikmesine yol açar, bu ayrıca ekstra bir lizozomal GCase ile sfingozine metabolize edilir, GB2. ilginç bir şekilde, GD fare modelinde GBA2'nin silinmesi iç organ ve kemik semptomlarını kurtardı, GBA2'nin potansiyel olarak GD'nin bazı zayıflatıcı belirtilerini iyileştirmeyi hedefleyebileceğini öne sürüyor 31.
Başka bir çalışmada, Awad ve diğerleri. tipteki hastaların iPSC'lerinden türetilen nöronal hücreleri kullanarak GD'nin nörodejeneratif süreci sırasında lizozomal fonksiyon bozukluklarının ve bir otofaji bloğunun ortaya çıktığını ortaya çıkardı. 2 GD (nöropatik form). Rapamisin tedavisi üzerine, nöron ölümü tercihen aşağıdaki türden nöronlarda indüklenmiştir: 2 GD-iPSC'ler, ama tip değil 1 GD-iPSC'ler. Her ne kadar transkripsiyon faktörü EB'nin ifadesi (TFEB), lizozomal genlerin ana düzenleyicisi aşağı doğru düzenlenmiştir, TFEB'nin aşırı ekspresyonu, nöronlardaki nörodejeneratif süreci yalnızca kısmen geri yükledi. 2 GD-iPSC'ler 32. Bu bulgular genetik ve genetik olmayanları tanımlamak için umut verici bir yolu temsil ediyor (epigenetik ve/veya çevresel) hastalığa neden olan mutasyonları etkileyen modülatörler. iPSC'ler çeşitli genetik geçmişe sahip bireylerden üretilebildiğinden, ve genomik lokuslar iPSC'lerde hedeflenebilir, Bu tür iPSC'lerden elde edilen hastalıkla ilgili hücre tipleri, yeni önerilen hastalık mekanizmalarını doğrulamak ve hastalık fenotiplerini modüle etmek için çevresel faktörleri/küçük bileşikleri taramak için vazgeçilmez bir araç olacaktır..
iPSC'ler Poligenik Bozukluklarda ve Farklı İlaç Yanıtlarında SNP'lerin Rollerini İnceleyecek
Pek çok yaygın insan hastalığı ve özelliği çeşitli genetik ve çevresel faktörlerden etkilenir.. Poligenik hastalıklar, çoklu ince polimorfizmlerin ilave kalıtımından kaynaklanır, Etkilenmiş bir fenotiple sonuçlanan. İçinde 2016, neredeyse 5,000 OMIM'de hastalık fenotipleri kataloglanmış ve nedensel genetik lokuslarla ilişkilendirilmiştir (http://omim.org/statistics/entry). GWAS, çeşitli durumlarla ilişkili yüzlerce genetik varyantı başarıyla tanımlamış ve teşhis konusunda değerli bilgiler sağlamıştır., prognoz, ve karmaşık insan hastalıkları için terapötik optimizasyon 33. Yaygın bir örnek, karmaşık ve polifaktöriyel hastalık hipertansiyondur (HTN). HTN ABD'de büyük bir sağlık yüküdür. yaklaşık olarak etkiler 80 milyon insan 34 ve doğrudan hasta tedavisinin toplamı neredeyse 40 yılda milyar dolar 35. Ek olarak, HTN, felç ve kalp yetmezliği gibi ileri düzeyde kardiyovasküler hastalık riskini artırıyor 34, 36 Diüretikler gibi çok sayıda antihipertansif ajan, ACE inhibitörleri, anjiyotensin reseptör blokerleri, beta blokerler ve kalsiyum kanal inhibitörleri şu anda mevcuttur, ancak kan basıncı üzerindeki etkinlikleri kişiden kişiye değişir. GWAS ve aday genlere yönelik vaka çalışmaları, kan basıncını düzenleyebilecek veya bir ilacın farmakolojik yoluna katkıda bulunabilecek çeşitli genetik varyantları tanımlamıştır. 37. HTN gibi sistemik hastalıkların incelenmesinde hayvan modelleri yoğun olarak kullanılmaktadır., ancak bunlar her zaman insan genetik varyantlarının biyolojik etkisini anlamak için uygun olmayabilir.. İlgilenilen fenotip için çok sayıda uygun doku elde etmek de zordur. (E.G., Vasküler düz kas veya endotel) Bu genetik varyasyonların biyolojik veya işlevsel sonuçlarını test etmek için belirli bir genotipe sahip bir kişiden. Bu tür zorluklarla mücadele etmek için, Biel ve ark.. bir iPSC deposu oluşturduk 17 HT hastaları, genom çapında SNP varyasyonlarının yanı sıra antihipertansif ilaçlara klinik yanıtlar mevcut olan 38. iPSC'ler, Antihipertansif Yanıtın Farmakogenomik Değerlendirmesi katılımcılarından toplanan periferik kan mononükleer hücrelerinin kan alımından üretildi. (ARMUT) çalışmak 39 (https://Clinicaltrials.gov/NCT00246519). Biel ve ark.. daha sonra bu iPSC'leri vasküler düz kas hücrelerine ayırdılar ve çeşitli fizyolojik uyaranlara yanıt olarak kasılmalarını ölçtüler 38. Üstelik, çalışma aynı zamanda iPSC'lerin PRKCA ifadesinin SNP ile ilişkili modifikasyonunu özetleme yeteneğini de gösterdi. SNP rs16960228, PRKCA'nın diferansiyel ekspresyon seviyelerinin yanı sıra hipertansif ilaç yanıtıyla ilişkilendirilmek üzere birçok GWAS kohortunda iyi bir şekilde belgelenmiştir.. Bu veriler, GWAS bulgularının modellenmesinde iPSC'lerin uygulanabilirliğini ve çeviri değerini desteklemektedir..
iPSC'leri kullanan kardiyovasküler hastalık modellemenin başka bir örneği Ebert ve arkadaşları tarafından sunulmuştur.. 40. Ebert ve ark.. aldehidroneazı kodlayan gende bir SNP araştırıldı 2 enzim, Bu, kardiyoprotektif etkilerin kaybına neden olur ve koroner arter ve iskemik kalp hastalığı riskini artırır.. Kardiyomiyositler (SANTİMETRE) ortak bir ALDH2* SNP için genotiplenen doğu Asya popülasyonundan türetilen iPSC'lerden farklılaştırılmıştır (MAF = 0,08), ALDH2* genotipini taşıyan CM'lerde oksidatif stres ve aldehit yan ürünü 4HNE oluşumunun arttığını gösterdi. Bu iki yan ürünün birikmesi, düzensiz hücre döngüsü ve apoptoz sinyaliyle sonuçlandı, which exacerbated damage and reduced cellular recovery to ischemic challenge in the CMs of ALDH2* carriers, thereby establishing the cellular mechanisms for increased disease susceptibility for a single SNP.
Nihayet, it is well established that differences in susceptibility and drug response to HTN and multiple polygenic diseases varies by ethnic group (yani., African American vs. Western European American), it will be important to understand the utility of such iPSCs libraries based on ethnic background. To address the challenge of diversity in disease genetics using iPSCs, Chang et al. reported the construction of an iPSC bank from ethnically diverse populations 41. Taken together, bu çalışmalar, tanımlanmış SNP'lere ve fenotipik verilere sahip bir iPSC kütüphanesinin, GWAS tarafından tanımlanan SNP'lerin etkilerini doğrulamak ve insan fizyolojik ve patolojik durumlarının mekanik olarak anlaşılmasını kolaylaştırmak için yararlı bir kaynak olacağını göstermektedir..
Spesifik risk değişkenlerinin altta yatan patogeneze işlevsel olarak nasıl katkıda bulunduğunu anlamak giderek daha önemli hale gelmektedir.. Monojenik hastalıklarda bulunan tek gen mutasyonuyla karşılaştırıldığında, SNP varyantlarının etkileri genellikle küçük veya hafif olabilir. Bu tür gen varyantlarının önemini çözmek için izojenik hücrelerin kullanılması önemlidir.. Genom düzenleme teknolojisindeki son gelişmeler (E.G., CRISPR/Cas9 sistemleri) fonksiyonel çalışmalar için spesifik genetik lokusları hedefleme yeteneğini basitleştirdi. iPSC'lerdeki gen düzenleme yöntemleri başka bir yerde ayrıntılı olarak incelenmiştir. 42, 43. Soldner ve diğerleri. İnsan iPSC'lerinden türetilen nöronlarda Parkinson hastalığının GWAS tarafından tanımlanan risk varyantlarının fonksiyonel bağlantısını gösterdi 44. Parkinson hastalığıyla ilişkili risk SNP'lerine odaklandılar, bir α-sinüklein içinde yer alan (SNCA) genom çapında epigenetik bilgiye dayalı düzenleyici bölge. Kantitatif ters transkripsiyon polimeraz zincir reaksiyonu için TaqMan SNP genotipleme analizleri oluşturularak, SCNA güçlendirici bölgede yer alan iki SNP arasındaki SNCA'nın alele özgü transkripsiyonundaki ince değişiklikleri izleyebildiler. Bir takip yaklaşımı olarak, SNP'lerin SNCA ifadesini nasıl etkilediğini görmek için CRISPR/Cas9 sistemini kullanarak SNP'lerin tek alelini devre dışı bıraktılar. Alele özgü ifadenin kabaca toplam SNCA ifadesinin artışına çevrildiğini buldular. 1.06 nöronlardaki zamanlar ve 1.18 sinirsel öncüllerdeki zamanlar. Üstelik, Beyne özgü transkripsiyon faktörleri EMX2 ve NKX6-1'in bu lokustaki diziye bağlı bağlanması ortaya çıktı.
Yeni Nesil Genetik Derneği Çalışmaları kapsamında (Yeni Nesil) programı, çeşitli alanlardaki araştırmacılar artık iPSC kaynaklarını yatırıyor, çeşitli koşulları ve sağlıklı kontrolleri temsil eden bireylerden üretilmiştir, Fonksiyonel genomik bulgularını mekanik araştırmalarla takip etmek amacıyla. Program birden fazla noktadan iPSC hatları oluşturmayı amaçlamaktadır. 1,500 Bazıları halka açık bir iPSC bankası aracılığıyla ulaşılabilen bireyler (http://www.wicell.org/home/stem-cell-lines/collections/collections.cmsx). Her iPSC hattı klinik verilerle bağlantılıdır (E.G., lipit durumu, QT aralığı ve EKG kardiyak özelliği, pulmoner HT) ayrıca yaş, cinsiyet ve etnik köken. SNP genotiplemesi, gen ifadesi, ve -omik analiz verileri gelecekte bu hatlar için mevcut olacak.
Yüksek kaliteli iPSC hatlarının aynı zamanda yüksek kaliteli genetik ve klinik verilerle eşleştirilmesi kritik öneme sahiptir.. Bu, teşhis ve doğru fenotip tanımı için belirlenmiş kriterler aracılığıyla uyumlu fenotipler üreten büyük işbirlikleri yoluyla kolaylaştırılabilir., fenotip değişkenliğini azaltma nihai hedefiyle. Bir fenotip ne kadar doğru tanımlanırsa, Suçlu geni ve genetik varyantları tanımlama olasılığı o kadar yüksek olur 45. Bu tür standartlaştırılmış fenotiplerle, genetik keşiflerin ilerlemesi ve çoğaltılmasının yapılabileceği, ilgili dokular kullanılarak iPSC çalışmalarına aktarılabilen. Akawi ve arkadaşlarının bir çalışması. hastalardan alınan yüksek kaliteli fenotip verileriyle eşleştirilmediği takdirde derin sıralama bilgisinin değerinin azaldığını gösterir 46. Nihayetinde bir tabakta hücresel fenotipe çevrilecek doğru tanımlanmış bir klinik fenotipimiz yoksa, iPSC'nin azalan değerini düşündüğümüz için burada bir benzetme yapılabilir.. Öyleyse, iPSC modellemesinden maksimum faydayı elde etmek için işbirlikçi genetik konsorsiyumun fenotip belirleme prosedürleri oluşturması giderek daha önemli hale geliyor.
iPSC'ler GWAS'ın Ötesindeki Genetik ve Fenotipik Varyasyonları Anlayacak
Son zamanlarda özellikle nadir genetik varyantların olduğu gösterilmiştir., such as homozygous variant defects resulting in rare pathologies, can associate for increased risk of more common maladies as well. Örneğin, having a pathogenic GBA mutation for Gaucher’s Disease (GD) 28 (E.G., N370S, L444P) in one allele (carrier) will not usually manifest the full symptoms of GD, but does increase risk for Parkinson’s disease 47, 48. The odds ratio for the GBA mutation in PD was greater than 5, which is unusually high compared to risk loci found from GWAS 49. Diğer taraftan, there is an example where a rare genetic variant has a protective effect on a complex disease. SLC30A8 encodes an islet zinc transporter (ZnT8) and ZnT8 has been known as a key regulator of insulin secretion in pancreatic beta cells. 50. Üstelik, large scale GWAS identified a common variant (p.Trp325Arg) on SLC30A8 that results in an increased risk for type 2 diyabet (T2D) 51-53. Bu varyantla yapılan hayvan çalışmaları, Yine de, T2D patogenezi için çelişkili sonuçlar gösterdi. Uluslararası işbirlikçi çalışmalarla atılım yapıldı, T2D'ye karşı koruyucu işlev kaybı varyantlarını bulmayı amaçlayan. Birden fazla verinin sıralanması 150,000 insanlar anlamsız bir varyant için heterozigot bireyleri belirlediler (P. Argüman 138*) Finlandiyalı bir kohortta sergilendi 60% azaltılmış tip riski 2 diyabet 54. Son zamanlarda, Chen ve diğerleri. genetik çocukluk bozukluklarının son derece nüfuz edici biçimlerine dirençli sağlıklı bireyleri bulmak için ters yaklaşımı önerdi. Sıraladılar 874 içindeki genler 589,306 genomlar ve bulunanlar 13 yetişkinler mutasyonlar taşıyordu 8 Belirtilen hastalığın hiçbir klinik belirtisinin bildirilmediği şiddetli Mendel koşulları 55. Bu, koruyucu genetik varyantların ortaya çıkarılmasına yönelik ilk adım olabilir, ve daha ileri mekanik çalışmalar beklenmektedir. Yukarıda tartışıldığı gibi, iPSCs will serve as a powerful tool here as well to dissect molecular mechanisms of the genetic associations, hopefully leading to novel therapeutic discoveries.
_______________________________
Reklamcılık:
_______________________________
Çözüm
Gathering our knowledge of human disease genetics, we start to realize that each person has a unique set of variants that contribute to susceptibility and protection for a variety to disorders. Phenotypes vary even within rare monogenic diseases based on their mutation types, genetic background and environmental factors. To further advance precision medicine, it will become increasingly important to dissect molecular mechanisms underlying these genotype‐phenotype associations. Human iPSCs provide a unique opportunity to fill these knowledge gaps, and their anticipated increase in utilization by researchers via cellular repositories position them as a crucial reagent for the next generation of disease genomics studies (incir. 1).
Figür 1
Şekil görüntüleyicide açPowerPoint
Stem cell tactic to advance precision medicine. Each person has a unique set of gene variations that affect susceptibility to and protection from both common & rare disorders. Human iPSCs provide a unique opportunity to dissect the roles of genetic variants for pathogenesis. Kısaltma: iPSC'ler, uyarılmış pluripotent kök hücreler.
Acknowledgments
This work was supported in part by Japan Agency for Medical Research and Development, AMED, Practical Research Project for Rare/Intractable Diseases, Ulusal Sağlık Enstitüleri (GM119977 and DK104194), Amerikan Kalp Derneği (16GRNT30980002), and the University of Florida Clinical and Translational Science Institute (UL1TR001427). NCF is a recipient of postdoctoral fellowship T32 DK074367.
Bilimsel Vaka İncelemesi
Mevcut klinik programların olup olmadığını anlamak ister misiniz?, son araştırma gelişmeleri, veya ortaya çıkan yaklaşımlar olabilir kişisel durumunuzla alakalı?
Sorunuzu bilimsel ekibimize gönderin. Birleşik Krallık'taki NBScience merkez ofisi, uluslararası tıp merkezleri ağı genelindeki araştırmaları koordine etmektedir., bilim adamları, ve uzman danışmanlar.
- Sağladığınız bilgilerin gözden geçirilmesi
- İlgili araştırma ve klinik program bilgileri
- Durumunuza odaklanmış net bir yanıt
Hiçbir yükümlülük yok. Sorunuz gizli olarak incelenecektir.
Yalnızca eğitim ve araştırma bilgileri. Bu hizmet tıbbi tavsiye teşkil eder, teşhis, reçete, veya kişiselleştirilmiş tedavi önerisi.
