Клетки кожи мышей способны перерождаться в нейроны, если их заразить специальным вирусом. Раньше подобное превращение требовало прохождения через промежуточный этап, теперь же процесс идет напрямую.
Ученые научились получать нервные клетки из других клеток организма. Обычно этот процесс проходит через этап образования недифференцированных клеток, которые уже затем дают другие специализированные клетки организма. Теперь же впервые удалось из фибробластов напрямую получить нервные клетки -- нейроны.
Традиционно считается, что развитие клеток происходит однонаправленно. Изначально клетки не обладают никакими особенностями, но затем специализируются и приобретают те функции, что выполняют в организме. И чем специализированнее клетки, тем изолированнее они от остальных. Например, зрелый эритроцит даже теряет клеточное ядро -- основу клетки. После этого он лишь выполняет свою непосредственную функцию в крови.
Ученые уже научились поворачивать путь специализации клеток вспять, возвращая их в исходное состояние. В 2007 году удалось получить недифференцированные клетки из клеток человеческой кожи, заражая их четырьмя специальными белками. При этом нарушался процесс транскрипции -- это когда хранящаяся в ДНК информация переходит на РНК. А в одной из недавних работ другие исследователи получили недифференцированные клетки из клеток свиного уха и костного мозга. В них вводился вирус, который также нарушал транскрипцию. Генетический код свиней реализовывался неправильно, в результате чего клетки вырастали в колонии так называемых стволовых клеток. Теперь же американские ученые объявили, что нет проблем на пути непосредственной переориентации уже специализированных клеток.
Даг Мелтон, Мариус Верниг и их коллеги из Медицинского центра Стэнфордского университета в Калифорнии для эксперимента взяли фибробласты, выделенные из кожи эмбрионов мышей. Фибробласты -- это клетки, которые образуют соединительное вещество тканей. Ученые в пробирке заразили фибробласты специальными лентивирусами (к этой группе относится и вирус иммунодефицита человека), которые содержали специально подобранные три гена. Они направляли жизнь клеток по необычному сценарию, в результате которого они за 32 дня полностью меняли ориентацию. При этом преобразовалось около 20% клеток. Аналогичный эксперимент ученые провели с клетками, взятыми с хвостов мышей. Эффективность опыта в этом случае оказалась такой же, только весь процесс превращения занял неделю.
«Мы напрямую сделали из клетки определенного типа совершенно другую клетку. Функционально это полноценные нейроны. Они делают все то, что клетки головного мозга», -- рассказал Верниг. По словам авторов исследования, полученные нейроны устанавливали связи друг с другом и передавали импульсы другим нервным клеткам. Формировались так называемые синапсы -- места контакта между двумя нейронами.
«Это исследование -- огромный шаг вперед, -- заявил руководитель стэнфордского Института биологии стволовых клеток и регенеративной медицины Ирвинг Вайсман. -- Прямое перепрограммирование клеток кожи в мозговые клетки, которые могут образовывать комплекс, формировать синапсы и проводить электрический сигнал, дает нам новые возможности в изучении работы клеток мозга. Мы впервые сможем изучать в пробирке болезни Паркинсона и Альцгеймера».
Ранее ученым уже удавалось придавать специализированным клеткам новые функции. Так, из клеток поджелудочной железы в 2008 году удалось получить другие панкреатические клетки. Однако не сообщалось ни об одном случае полного перерождения, отмечают американские специалисты.
Мелтон и его коллеги полагают, что они находятся на пути к лечению различных заболеваний, для которых характерна массовая гибель нервных клеток. Например, к ним относится паркинсонизм, при котором происходит прогрессирующее разрушение и гибель дофаминовых нейронов центральной нервной системы.
В будущем ученые хотят экспериментировать с клетками человека, чтобы оценить применимость метода в медицинских целях.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
