Серотониновые нейроны из стволовых клеток

Исследователям из университета Висконсин-Мэдисон, работающим под руководством доктора Су-Чуня Чзаня (Su-Chun Zhang), удалось вырастить из стволовых клеток специализированные нейроны, продуцирующих нейротрансмиттер серотонин – сигнальное соединение, выполняющее широкий спектр функций в головном мозге.

Серотонин участвует в регуляции многих психических и соматических процессов, таких как эмоции, сон, тревожность, аппетит, пульс и дыхание. Ему также принадлежит определенная роль в серьезных психиатрических заболеваниях, таких шизофрения, биполярное расстройство и депрессия. По словам доктора Чзаня, фактически серотонин модулирует каждый из аспектов функционирования головного мозга, в том числе двигательную функцию. Серотонин синтезируется небольшим количеством нейронов, локализующихся в одной структуре задней части головного мозга. А обширность сферы действия этого нейротрансмиттера обусловлена тем, что отростки продуцирующих его нейронов достигают практически всех регионов мозга.

В своей работе авторы использовали эмбриональные стволовые клетки и индуцированные плюрипотентные стволовые клетки. Так как продуцирующие серотонин нейроны формируются до рождения, для получения таких клеток в лабораторных условиях исходную популяцию стволовых клеток необходимо было поместить в специальным образом подобранное микроокружение. Этого исследователям удалось добиться путем внесения в культивационную среду в определенной последовательности точных концентраций различных молекул. Полученные в результате нейроны не только реагировали на электрическую стимуляцию, но и продуцировали серотонин.

Авторы отмечают, что ученым и ранее удавалось выращивать подобные нейроны из эмбриональных клеток, однако проблема заключалась в том, что их небольшое количество в результирующей популяции делало невозможным регистрацию продукции и высвобождения серотонина. Вместо этого нейроны идентифицировались по наличию клеточных маркеров, чего недостаточно для подтверждения их функциональности.

В своей работе исследователи продемонстрировали способность полученных клеток реагировать на одобренные Управлением по контролю за продуктами питания и лекарственными средствами США (FDA) препараты, регулирующие состояния депрессии и тревожности посредством воздействия на опосредуемый серотонином сигнальный механизм.

Несмотря на то, что выращенные из плюрипотентных специализированные клетки широко используются для тестирования токсичности препаратов, авторы преследуют более серьезные цели. Они надеются, что выращенные по их методике серотониновые нейроны могут помочь в разработке новых более эффективных препаратов, в особенности воздействующих на высшие нервные функции, которые сложно моделировать на мышах и крысах.

Возможность выращивания серотониновых нейронов из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, получаемых из клеток кожи взрослого человека, также открывает возможности поиска персонализированных подходов к терапии таких заболеваний, как шизофрения, характеризующихся широким спектром вариабельности ответа на лечение.

Статья Jianfeng Lu et al. Generation of serotonin neurons from human pluripotent stem cells опубликована в журнале Nature Biotechnology.

Евгения Рябцева

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам University of Wisconsin-Madison: First serotonin neurons made from human stem cells.