Пробив в неврологията: Учени превръщат кожни клетки директно в неврони, без стволови клетки
Превръщането на един клетъчен вид в различен, да вземем за пример на кожата в неврон, изисква промеждутъчен стадий. Първо кожната клетка се трансформира в плурипотентна стволова клетка и едвам по-късно в неврон. Изследователи от Масачузетския софтуерен институт обаче са създали банален способ, който заобикаля стадия на стволовите кафези. Те са съумели да получат повече от 10 неврона от една кожна клетка на мишка. Ако този метод може да бъде приспособен за хората, той ще разреши генерирането на огромен брой моторни неврони, които могат да оказват помощ за лекуването на контузии на гръбначния мозък и болесттите, свързани с нарушена двигателна функционалност. Учените към този момент демонстрираха, че тези неврони могат да бъдат трансплантирани в мозъка на мишки, където сполучливо се интегрират с тъканта.
Преди съвсем 20 години японски учени откриват, че кожните кафези могат да бъдат превърнати в индуцирани плурипотентни стволови кафези (iPSC) благодарение на четири транскрипционни фактора. Тези кафези, сходно на ембрионалните кафези, са способни да се развиват в разнообразни типове тъкани. Процесът обаче лишава седмици и доста кафези в никакъв случай не доближават зрялост. Един от главните проблеми е, че клетките „ засядат “ на междинните стадии. За да заобиколят този проблем, откривателите употребяват метода на директното превръщане, като трансформират соматичните кафези непосредствено в неврони, заобикаляйки стадия на iPSC.
Подобно непосредствено превръщане е демонстрирано и преди, само че успеваемостта му бе извънредно ниска – по-малко от 1%. В предходните опити учените използваха композиция от шест транскрипционни фактора и два протеина, които подтикват клетъчното разделяне. Всеки от осемте гена обаче е бил доставян с обособен вирусен вектор, което е затруднявало контрола на тяхната експресия.
В новата работа процесът е банален: в този момент за превръщането на кожните кафези в мотоневрони са задоволителни три транскрипционни фактора и два гена, които провокират интензивно клетъчно разделяне.
Изследователите са почнали опити с миши кафези, употребявайки шест транскрипционни фактора. Постепенно елиминирайки ги един по един, те разпознават минималната композиция от три – NGN2, ISL1 и LHX3 – която дейно трансформира клетките в неврони. Тези три гена са доставени благодарение на един модифициран вирус, което им разрешава да управляват точно тяхната експресия в клетките. След това, употребявайки обособен вирус, екипът прибавя гените p53DD и мутиралия HRAS, които карат кожните кафези да се разделят интензивно, преди да се трансфорат в неврони. Резултатът е 11-кратно нарастване на добива на неврони.
Учените са основали и леко модифицирана композиция от транскрипционни фактори, която разрешава директното преобразяване на човешките кафези в неврони. Вярно е, че успеваемостта е по-ниска – от 10 до 30%. Но процесът лишава към пет седмици, което е по-бързо от превръщането посредством стадия на iPSC.
Заедно с сътрудниците си от Бостънския университет учените са ревизирали дали тези моторни неврони ще се вживеят в мишките. Клетките са били инжектирани в corpus striatum – област от мозъка, виновна за контрола на придвижването и други функционалности. След две седмици доста от невроните се вкореняват и стартират да образуват връзки с другите мозъчни кафези. В лабораторията тези кафези демонстрират електрическа интензивност и калциева сигнализация. Това удостоверява способността им да взаимодействат с другите неврони. Сега откривателите възнамеряват да проучат опцията за трансплантиране на сходни неврони в гръбначния мозък.
