Клетки кожи научились превращать в особые нейроны
Ученым удалось получить из клеток кожи человека особый тип нейронов, которые в первую очередь поражаются при болезни Хантингтона. Причем, удалось этого добиться при помощи перепрограммирования напрямую, без стадии стволовых клеток. Более того, ученые успешно вживили эти нейроны в головной мозг мышей, где они прекрасно заработали.
По словам авторов, они надеются, что их исследование поможет в создании методов лечения этого тяжелого и на данный момент неизлечимого неврологического заболевания. Обычно болезнь Хантингтона проявляется у человека в возрасте 35-50 лет. У больного появляются расстройства мышечной системы (невнятная речь, замедленное или ускоренное движение конечностей, трудности с жеванием и глотанием пищи) и нарушение когнитивных функций.
Считается, что при этом заболевании поражаются срединные шипиковые нейроны стриатума, которые во многом отвечают за контроль движения. Именно эти клетки и удалось получить исследователям из Медицинской школы в Сент-Луисе Вашингтонского университета.
Плюсы прямого перепрограммирования
В клеточной медицине в настоящее время в основном используются либо эмбриональные клетки, либо клетки взрослого организма, которым возвращают плюрипотентность. Это так называемые индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, которые могут превратиться в клетки практически любых органов и тканей. Впервые такие клетки были получены профессором Яманакой из Киотского университета в 2006 году, за что он получил Нобелевскую премию в 2012 году.
Но в индуцированных плюрипотентных стволовых клетках скрывается серьезная опасность – всегда остается риск, что они не справятся с плюрипотентностью и разовьются в раковую опухоль. Эта одна из причин, которая тормозит применение этой технологии в клинической практике.
В последние несколько лет появилась альтернатива такому методу. Ученые научились напрямую перепрограммировать клетки взрослого организма из одного типа в другой, минуя «опасную» стволовую стадию.
Например, уже существуют способы превращения клеток кожи человека в клетки крови. Или, например, человеческие фибробласты можно превратить в кардиомиоциты.
Недавно биоинженеры также с помощью прямого перепрограммирования получили и вырастили из клеток-фибробластов эмбриона мыши тимус - важнейший орган иммунной системы, а затем подсадили его к животным в почку. Оказалось, что такой тимус успешно работает.
Биоинженерам также удалось напрямую получать нейроны из клеток кожи на модели с мышами.
А недавно команде из Института Сан-Рафаэль в Милане удалось также с помощью прямого перепрограммирования получить нейроны, выделяющие дофамин, из мышиных и из человеческих фибробластов. Правда, эти дофаминергические нейроны вырастили лишь в клеточной культуре, а вживить их в организм тогда не удалось.
Как получить нейроны из фибробластов человека
В нынешнем исследовании авторы продвинулись еще дальше: получили срединные шипиковые нейроны из человеческих фибробластов - клеток соединительной ткани, входящей в состав кожи, а затем вживили их в головной мозг мышей, где они прекрасно заработали.
Для перепрограммирования фибробластов ведущий автор исследования доктор Андрю Ю (Andrew Yoo) и его коллеги обработали их микро-РНК. В своих предыдущих работах ученые уже показали, что перепрограммирование клеток кожи в клетки нейронов может произойти при использовании двух микро-РНК - miR-9 и miR-124. Правда, при этом они превращаются в разные типы нейронов.
Чтобы получить особый тип нейронов – срединные шипиковые - ученые использовали еще и транскрипционные факторы, которые находятся в той части мозга, где как раз много этих нейронов.
«При помощи микро-РНК мы превратили клетки кожи в нейроны. А особые транскрипционные факторы запустили программу, чтобы получить не просто нейроны, а особую их разновидность – срединные шипиковые. Мы думаем, что при помощи разных транскрипционных факторов можно управлять этим процессом и получать разные нейроны», - говорит один из авторов исследования Матеус Виктор (Matheus B. Victor).
Трансплантация
Затем полученные клетки ученые поместили в головной мозг лабораторных мышей. Приживаемость их была доказана – через шесть месяцев клетки сохраняли свои функции и работали, как обычные нейроны.
«Клетки, которые мы трансплантировали в мозг мышей, не только выжили, но и функционировали, как обычные настоящие нейроны. Известно, что срединные шипиковые нейроны взаимодействуют с другими отделами головного мозга. Нам удалось показать, что полученные нами нейроны работают точно также. Это одно из самых важных достижений нашего исследования», - говорит Эндрю Ю.
Сейчас ученые планируют выяснить, что произойдет, если полученные таким способом нейроны ввести в организм лабораторных мышей с болезнью Хантингтона, т.е. понять, возможна ли клеточная терапия этого заболевания.
Статья с описанием перепрограммирования фибробластов кожи человека в нейроны и вживления в головной мозг мышей опубликована в последнем номере журнала Neuron.