Прямое репрограммирование

Учёные превратили клетки человеческой кожи в двигательные нейроны

Анна Керман, ХХ2 век, по материалам MedicalXpress: Human skin cells transformed directly into motor neurons

Двигательные нейроны человека трудно изучать, так как их невозможно отделить от живого пациента. Представленные на иллюстрации моторные нейроны получены из клеток кожи здоровой женщины 42 лет. Credit: Daniel Abernathy

Учёные открыли новый способ напрямую превращать клетки кожи человека в двигательные нейроны. Эта технология, разработанная в Медицинской школе Университета Вашингтона в Сент-Луисе (Washington University School of Medicine), поможет медикам глубже понять заболевания, поражающие моторные нейроны, в частности, боковой амиотрофический склероз (БАС).

Многочисленные группы исследователей трудятся над разработкой новых способов лечения нейродегенеративных заболеваний, но это сложная задача, так как вырастить человеческие двигательные нейроны в лаборатории раньше было невозможно. Если работа этих нейронов, отвечающих за сокращения мышц, нарушается, это вызывает такие заболевания, как боковой амиотрофический склероз и спинальная мышечная атрофия, что в итоге приводит к параличу и смерти.

В результате нового исследования учёные из Университета Вашингтона в Сент-Луисе смогли превратить клетки кожи, взятые у здоровых взрослых людей, напрямую в моторные нейроны, минуя стадию стволовых клеток. Благодаря этому теперь в лабораториях можно будет изучать двигательные нейроны человека, что значительно продвинет исследования. Получить образец этих нейронов от живого человека невозможно, но образец кожи взять легко.

Исследование было опубликовано 7 сентября в журнале Cell Stem Cell.

Если обойтись без стадии стволовых клеток, это поможет избежать этических разногласий, которые возникают при получении плюрипотентных стволовых клеток – клеток, схожих с эмбриональными, благодаря своей способности превращаться в любую другую клетку. И, что важнее, в результате использования новой технологии можно получить моторные нейроны того же возраста, что и клетки кожи, а значит, того же возраста, что и пациент. Сохранение хронологического возраста клеток очень важно при изучении нейродегенеративных заболеваний, которые развиваются у людей разных возрастов и прогрессируют со временем.

«В нашей работе мы использовали клетки кожи здоровых людей в возрасте от 20 до 60 лет, – говорит старший автор доктор Эндрю С. Ю (Andrew S. Yoo), доцент онтогенетики. – Наше исследование показало, как молекулы РНК взаимодействуют с факторами транскрипции и производят нейроны определённого типа, в нашем случае – двигательные нейроны. В будущем мы будем изучать клетки кожи пациентов с заболеваниями двигательных нейронов. Мы будем моделировать поздние стадии болезни при помощи нейронов, полученных у больных».

Ю сказал: «Использовать в работе стадию плюрипотентных клеток – всё равно что сначала до основания разрушать дом, а потом заново его строить. То, что мы делаем сейчас, можно сравнить с ремонтом: мы меняем обстановку, сохраняя первоначальную структуру – то есть свойства взрослых нейронов, которые нужно изучить».

Возможность превращать клетки кожи в клетки других типов, например, в нейроны, поможет лучше понять механизм заболеваний и найти новые способы восстановления повреждённых тканей и органов.

Чтобы превратить клетки кожи в двигательные нейроны, исследователи подвергли клетки воздействию сигнальных молекул, которые обычно присутствуют в мозге в больших количествах. Прошлые исследования показали, что воздействие двух молекул микроРНК (miR-9 и miR-124) превращает клетки в нейроны.

В ходе новой работы учёные тщательно изучили процесс изменения, так как их интересовало, как можно получить нейроны определённого типа. Они обнаружили, что участвующие в этом гены включаются только в том случае, если присутствует определённое сочетание молекул. После множества экспериментов с различными сочетаниями учёные установили, что если добавить к уже имеющейся композиции ещё два фактора транскрипции (ISL1 и LHX3), то примерно через 30 дней клетки кожи превращаются в двигательные нейроны спинного мозга.

Согласно сообщению доктора Ю и его соавторов, сочетание сигналов – микроРНК miR-9 и miR-124 плюс факторы транскрипции ISL1 и LHX3 – приказывает клетке остановить процессы, характерные для клеток кожи, и развернуть процессы, типичные для моторных нейронов.

В ходе одного из предыдущих исследований команда доктора Ю выяснила, что сочетание тех же микроРНК и других факторов транскрипции превращает клетки кожи в другие нейроны – срединные шипиковые нейроны стриатума, которые гибнут при болезни Хантингтона.

Учёные сказали, что в опытах на мышах выращенные моторные нейроны по свойствам и функциональности сравнимы с обычными. Но трудно сказать, так ли это с нейронами человека. Нужны дополнительные исследования образцов нейронов, полученных у пациентов, завещавших тело науке.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
 11.09.2017