İskelet ve kafatası deformasyonları, boy kısalığı, çeşitli organların arızalanması ve bilişsel gecikmeler: bunlar, mukopolisakkaridoz adı verilen nadir hastalıkların en şiddetlisi olan Hurler sendromundan muzdarip çocukları etkileyen sorunlardan sadece birkaçıdır. Bunu akılda tutarak, Tettamanti Vakfı ve Roma Sapienza Üniversitesi'nden araştırmacılar, hastalardan alınan iskelet kök hücrelerini kullanarak ilk kez insan kıkırdak ve kemik dokusunun üç boyutlu bir kopyasını yeniden yarattılar. Amaç, bu hastalığın yanlış kemikleşme özelliğinin altında yatan patolojik mekanizmaları daha iyi anlamaktı. Sonuçlar uluslararası bilimsel dergi JCI Insight tarafından yayınlandı.
Hurler sendromu ve genetik
Hurler sendromu, Avrupa'da 100.000 çocuktan birini etkileyen nadir kalıtsal bir hastalık olan mukopolisakkaridoz tip 1'in en şiddetli şeklidir. Etkilenenlerde Idua geninin iki mutasyona uğramış kopyası bulunur ve bu durum, glikozaminoglikanlar adı verilen, bazı şeker zincirlerini parçalama işlevine sahip bir enzimin eksikliğine yol açar. Bu kusur, lizozomlarda (moleküllerin parçalanmasından sorumlu hücresel yapılar) glikozaminoglikanların birikmesine yol açar ve bu da çeşitli organlara ve kemikler gibi dokulara zarar verir. Semptomlar doğumdan kısa bir süre sonra ortaya çıkar, ilerler ve tedavi edilmediği takdirde kardiyovasküler ve solunumsal komplikasyonlar nedeniyle ergenlik kadar erken bir zamanda ölüme yol açabilir.
Pediatrik hastalarda büyüyen iskelet dokularından kemik biyopsisi alınması önerilmediğinden, mukopolisakkaridozun deneysel hayvan modelleri üzerinde yapılan çalışmaların insan hastalarda doğrulanması zordur. Bu nedenle, kıkırdak oluşumunun farklı aşamalarını yeniden üreten insan hücrelerini temel alan deneysel sistemlerin bulunması gerekmektedir. Bu nedenle, çeşitli araştırma enstitülerinden oluşan ortak grubun, hastaların iskelet kök hücrelerinden başlayarak, onların özelliklerini kopyalamak için laboratuvarda bir “organoid” (gerçek dokuyu simüle eden insan hücresel modeli) geliştirme arzusu. “Bu hücreler, üç boyutlu modelde daha sonra kemik dokusuna ve kemik iliğine dönüşen kıkırdak üretti. Organoidin sağlıklı deneklere göre önemli değişiklikler gösterdiği gözlendi. Özellikle pediatrik hastalardan doku örnekleri almanın ve dolayısıyla analiz etmenin zorluğu göz önüne alındığında, nadir hastalıkları incelemek için modeller geliştirmek gerçekten çok önemli” diye açıklıyorlar. Marta SerafiniIRCCS Tettamanti Vakfı Monza e San Gerardo dei Tintori Mara RiminucciRoma Sapienza Üniversitesi Moleküler Tıp Bölümü, çalışmanın her iki yazarı.
Patolojik olmayan durumlarda kemik oluşumu süreci, kıkırdağın bir ara geçişini içerir (bu süreç endokondral ossifikasyon olarak adlandırılır). Nadir hastalığın kemik hücresi modeli sayesinde araştırmacılar, hücre toplanmasının ve kıkırdak farklılaşmasının farklı aşamalarını gözlemleyebildi. Özellikle olgunlaşmanın son aşamalarında, kıkırdağın olgunlaşmasını tamamlama ve kendini kemik ve kemik iliğine dönüştürme yeteneğini tehlikeye sokan yapısal değişiklikler ortaya çıktı. Böylece Idua genindeki mutasyonların kıkırdak plastisitesini ve kemikleşme süreçlerinin diğer kritik aşamalarını olumsuz yönde etkilediği ilk kez kanıtlandı. “Araştırmanın, bu patolojiye ilişkin çalışmayı derinleştirmek, yeni tedavi stratejilerini ve perspektif olarak iskelet tutulumu olan diğer nadir genetik hastalıkları değerlendirmek için önemli bir ilk adımı temsil ettiği sonucuna varıyorlar”.
Hurler sendromu ve genetik
Hurler sendromu, Avrupa'da 100.000 çocuktan birini etkileyen nadir kalıtsal bir hastalık olan mukopolisakkaridoz tip 1'in en şiddetli şeklidir. Etkilenenlerde Idua geninin iki mutasyona uğramış kopyası bulunur ve bu durum, glikozaminoglikanlar adı verilen, bazı şeker zincirlerini parçalama işlevine sahip bir enzimin eksikliğine yol açar. Bu kusur, lizozomlarda (moleküllerin parçalanmasından sorumlu hücresel yapılar) glikozaminoglikanların birikmesine yol açar ve bu da çeşitli organlara ve kemikler gibi dokulara zarar verir. Semptomlar doğumdan kısa bir süre sonra ortaya çıkar, ilerler ve tedavi edilmediği takdirde kardiyovasküler ve solunumsal komplikasyonlar nedeniyle ergenlik kadar erken bir zamanda ölüme yol açabilir.
Pediatrik hastalarda büyüyen iskelet dokularından kemik biyopsisi alınması önerilmediğinden, mukopolisakkaridozun deneysel hayvan modelleri üzerinde yapılan çalışmaların insan hastalarda doğrulanması zordur. Bu nedenle, kıkırdak oluşumunun farklı aşamalarını yeniden üreten insan hücrelerini temel alan deneysel sistemlerin bulunması gerekmektedir. Bu nedenle, çeşitli araştırma enstitülerinden oluşan ortak grubun, hastaların iskelet kök hücrelerinden başlayarak, onların özelliklerini kopyalamak için laboratuvarda bir “organoid” (gerçek dokuyu simüle eden insan hücresel modeli) geliştirme arzusu. “Bu hücreler, üç boyutlu modelde daha sonra kemik dokusuna ve kemik iliğine dönüşen kıkırdak üretti. Organoidin sağlıklı deneklere göre önemli değişiklikler gösterdiği gözlendi. Özellikle pediatrik hastalardan doku örnekleri almanın ve dolayısıyla analiz etmenin zorluğu göz önüne alındığında, nadir hastalıkları incelemek için modeller geliştirmek gerçekten çok önemli” diye açıklıyorlar. Marta SerafiniIRCCS Tettamanti Vakfı Monza e San Gerardo dei Tintori Mara RiminucciRoma Sapienza Üniversitesi Moleküler Tıp Bölümü, çalışmanın her iki yazarı.
Patolojik olmayan durumlarda kemik oluşumu süreci, kıkırdağın bir ara geçişini içerir (bu süreç endokondral ossifikasyon olarak adlandırılır). Nadir hastalığın kemik hücresi modeli sayesinde araştırmacılar, hücre toplanmasının ve kıkırdak farklılaşmasının farklı aşamalarını gözlemleyebildi. Özellikle olgunlaşmanın son aşamalarında, kıkırdağın olgunlaşmasını tamamlama ve kendini kemik ve kemik iliğine dönüştürme yeteneğini tehlikeye sokan yapısal değişiklikler ortaya çıktı. Böylece Idua genindeki mutasyonların kıkırdak plastisitesini ve kemikleşme süreçlerinin diğer kritik aşamalarını olumsuz yönde etkilediği ilk kez kanıtlandı. “Araştırmanın, bu patolojiye ilişkin çalışmayı derinleştirmek, yeni tedavi stratejilerini ve perspektif olarak iskelet tutulumu olan diğer nadir genetik hastalıkları değerlendirmek için önemli bir ilk adımı temsil ettiği sonucuna varıyorlar”.