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.
