Новости

Мотонейроны впервые удалось получить напрямую из клеток кожи без возврата к стволовым клеткам

Многие разрабатываемые сейчас методы лечения нейродегенеративных заболеваний требуют долгих лабораторных исследований с использованием образцов тканей. Но в какой-то момент учёные зашли в тупик из-за невозможности выращивания вне организма человеческих мотонейронов, которые ответственны за координацию и мышечный тонус. Из-за неправильной работы именно этих клеток развиваются боковой амиотрофический склероз, первичный боковой склероз и спинальная мышечная атрофия. Эти разрушительные заболевания в конце концов приводят к параличу и ранней смерти людей.
В отличие от лабораторных животных, от которых можно получить любые ткани, с живыми людьми такое возможно далеко не всегда, особенно, когда дело касается нервной системы.
Найти выход из плачевной ситуации удалось команде исследователей из Медицинской школы Университета Вашингтона во главе с Эндрю Ю (Andrew Yoo). Учёные нашли способ превращать клетки кожи взрослых людей в моторные нейроны, минуя фазу стволовых клеток.
Новый метод не только помогает избежать этических проблем с использованием эмбриональных стволовых клеток, но и позволяет образцам сохранить возраст пациента, так как нет необходимости искусственно возвращать клетки в "зародышевое состояние". Последнее особенно важно для исследования нейродегенеративных заболеваний, которые редко встречаются у молодых людей.

"Проход через фазу плюрипотентных стволовых клеток можно сравнить со сносом дома и постройкой нового с нуля, — рассказывает Ю в пресс-релизе. — То, что делаем мы, больше похоже на ремонт. Мы меняем интерьер, но оставляем оригинальную структуру, сохраняющую характеристики стареющих взрослых нейронов, которые необходимо изучать".

Чтобы преобразовать клетки кожи, а именно фибробласты, в моторные нейроны, исследователи воздействовали на них с помощью молекулярных сигналов, которые обычно генерируются при высоких уровнях активности головного мозга. Ещё в своих предыдущих работах Ю и его коллеги показали, что две короткие некодирующие молекулы РНК (микроРНК), называемые miR-9 и miR-124, способны изменять генетические инструкции и превращать клетки кожи в нейроны.
Теперь команда подробно описала процесс "перепрограммирования" клеток кожи в молодые нейроны, которые затем могут развиваться по заданному механизму в различные типы нервных клеток. Оказалось, что гены, вовлечённые в этот процесс, изначально готовы к работе, но остаются неактивными до тех пор, пока не “встретятся” с определённой комбинацией молекул.
В ходе экспериментов учёные перебирали различные варианты, пока не обнаружили, что сочетание микроРНК с двумя белками (факторами транскрипции ISL1 и LHX3) заставляет клетки перестать выполнять генетические инструкции для превращения в кожу и начать преобразовываться в моторные нейроны.
Как сообщается в статье, опубликованной в журнале Cell Stem Cell, полученные таким путём мотонейроны мыши ничем не отличались от нервных клеток, выделенных из ткани животных.
Однако пока рано говорить о том, что тот же подход будет успешно работать и на клетках людей. Дело в том, что прижизненное получение моторных нейронов человека практически невозможно. То есть уже полученные по новой технологии клетки пока не с чем будет сравнивать. Поэтому сейчас команда готовится провести серию экспериментов с культурами нервных клеток, отобранных у скончавшихся пациентов, чтобы попытаться решить эту проблему.
Добавим, что ранее из клеток кожи уже удавалось получать нейроны, но только в обход генетического редактирования с помощью химического перепрограммирования. Кроме этого, препринимались попытки получения из того же исходного материала и первичных половых клеток, а также производилось их выращивание до полноценных яйцеклеток.
Читайте также
Испытатель российской вакцины заразился коронавирусом. Препарат не работает?
Испытатель российской вакцины заразился коронавирусом. Препарат не работает?
Большинство считает, что вакцина обязана предотвращать заражение. Но это не так.
Как поймать темную материю
Как поймать темную материю
Темная материя есть даже в вашей комнате, но как ее поймать?
Венера — наша историческая родина?
Венера — наша историческая родина?
Благодаря находке фосфина в облаках Венеры, астрофизики обрели веру в возможность обнаружения внеземной жизни.