Induced Pluripotent Stem Cells to Model Neurodegenerative Diseases: a Tool for Drugs Development

تتطلب عملية تطوير الدواء إجراء بحوث واختبارات مكثفة للتأكد من سلامة وفعالية أي عقار سيستخدم. وعادة ما تجرى هذه الاختبارات على الأدوية قبل استخدامها للعلاج السريري على النماذج الحيوانية ومجموعة الخلايا البشرية. ومع المحدودية الشديدة لتوافر بعض الأنسجة البشرية بما في ذلك الأنسجة العصبية، فإن نمذجة بعض الأمراض المستهدفة باستخدام نماذج حيوانية قد لا تكون فعالة نظرا للطبيعة المعقدة للجينات الوراثية المتعددة للأمراض والاختلافات الفسيولوجية والجزيئية بين البشر وبين الحيوانات المستخدمة في التجارب. وقد تؤدي أوجه القصورهذه إلى تفاعلات دوائية خطيرة غير متوقعة في البشر وتطيل من عملية تطوير الدواء بشكل عام. وباستطاعة الخلايا الجذعية المـستحثة وافرة القدرة أن تستخدم كأداة محتملة في الأمراض العصبية النموذجية وتوفير نموذج في المختبر لهذه الأمراض، يمكن استخدامه لدراسة المرض في مراحل ما قبل العلاج السريري لعملية تطوير الدواء. ونسعى في هذا المشروع إلى توليد الخلايا الجذعية المـستحثة وافرة القدرة من المرضى ومن ثم تمايزها نحو نوع الخلايا المتضررة من هذا المرض من أجل زراعة نموذج المرض في المختبر. ونهدف إلى تحويل الخلايا الجذعية المـستحثة وافرة القدرة والمولدة من مرضى السكري إلى خلايا بيتا البنكرياسية. ومن خلال هذا المشروع، سيتم تقييم إعادة البرمجة، والتمايز، ونمذجة المرض، وفحصه بواسطة الـ mRNA للمعلومات الجينية ومستويات البروتين. كما انه من الضروري وضع البروتوكولات للتمايز المناسب الذي سيحول الخلايا الجذعية المـستحثة وافرة القدرة إلى الأنسجة المستهدفة. أن قدرتنا على إنشاء نماذج المرض ذات كفاءة عالية باستخدام الخلايا الجذعية المـستحثة وافرة القدرة والتي تم توليدها من الخلايا الجسدية للمرضى، سوف يوفر أداة بحث يمكن استخدامها لدراسة علم الأمراض الجزيئي لمثل هذه الأمراض، ويمكن استخدامها كذلك في تطوير الدواء ودراسة السموم.وهذه الدراسة هي الأولى من نوعها في المنطقة وستحقق الريادة لدولة الكويت في مجال الخلايا الجذعية.

The process of drug development requires extensive research and testing to insure safety and effectiveness of any potential drug. These pre-clinical tests are performed usually on animal models and human cell lines. While access to certain human tissues including pancreatic and neural tissues are very limited, modeling certain targeted diseases using animal models may not be efficient due to complex polygenetic nature of the disease and physiological and molecular differences between humans and the animals used for testing. Such limitations might account for unpredicted dangerous drug reactions in humans and prolong the overall drug development process. Induced pluripotent stem cells (iPS) might provide a potential tool to model human diseases and provide in-vitro model of such diseases that can be used to study the disease and in pre-clinical stages of drug development process. In our project we aim to generate iPS from patients and then differentiate it towards the cell type affected by the disease in order to establish a disease model in vitro. We aim to convert iPS generated from diabetic patients into Beta cells. The reprogramming, differentiation and disease modeling will be assessed and examined at mRNA and protein levels. It is important to develop proper differentiation protocols which will turn the iPS into the targeted tissue. The ability to establish efficient disease models using iPS cells generated from patient’s somatic cells would provide a potential research tool that can be used to study the molecular pathology of such diseases and can be used as well in drugs development and toxicology studies. This study will be the first of its kind in the area and will aid in pioneering the stem cell field in Kuwait.