Используя чисто химический метод, две независимые группы китайских исследователей успешно превратили клетки кожи в функционирующие нейроны. Одна группа работала с пациентами с болезнью Альцгеймера, а другая с клетками мышей.
Секрет заключается в комплексе малых молекул, которые изменяют экспрессию генов клеток кожи. Учёные думают, что эту технологию можно использовать для выращивания новых нейронов для замены повреждённых в мозге больных Альцгеймером. Они могут извлечь клетки кожи, превратить их в нейроны и пересадить в мозг пациентов с низким риском отторжения.
Процесс превращения одного типа клеток в другой сложен. Одна из главных проблем – это то, что преобразованные клетки могут работать не так, как оригинальные клетки.
С этим столкнулись американские учёные из Стэнфордского университета ещё в 2010 году, когда они впервые превратили клетки кожи в функциональные нейроны. Вместо химического метода учёные помещали гены в клетки кожи, которые кодируют три типа факторов транскрипции. Транскрипционные факторы — это белки, контролирующие процесс синтеза мРНК на матрице ДНК путём связывания со специфичными участками ДНК.
Мало того что этот процесс сложен, нет гарантий, что транскрипционные факторы поведут себя, как ожидалось. Также есть ряд проблем с безопасностью, которые тормозят метод в реальной медицинской практике.
Обе команды исследователей из Китая заявили, что их химический метод проще и надёжней, есть надежда, что он будет более жизнеспособным вариантом для будущих исследований и лечения больных.
«Химический метод рентабелен, клетки легко синтезировать, сохранять и стандартизировать. Эффект также можно обратить», сказал соавтор исследования, которое проводилось на мышах Хонг Куй Денг из Пекинского университетского центра исследования стволовых клеток.
«Использование малых молекул можно доработать путём корректировки их концентрации и продолжительности. Этот подход позволит обойти технические проблемы и проблемы безопасности генетических манипуляций, которые могут быть перспективными в будущем», сказал он.
Обе команды подтвердили, что в отдельных стволовых клетках как человека, так и мышей преобразованные клетки кожи показали аналогичную экспрессию гена, поведение и формирование синапсов, как и у тех, что были получены методом транскрипционного фактора. Оба метода используют смесь из семи малых молекул для превращения клеток, но для достижения аналогичного результата используют разный рецепт.
Согласно пресс-релизу, работающая с клетками мышей команда экранировала различные химические вещества, пока они не определили ключевой компонент I-BET151, который подавляет транскрипцию в клетках кожи. Определив, какие молекулы соединяют I-BET151, они научились получать нейроны.
«Координируя несколько сигнальных путей, малые молекулы моделируют экспрессию гена фактора транскрипции нейронов, и тем самым способствуют переходу клеток нейронов», сказал Джиан Жао из Шанхайского института биологических наук и университета Тунцзи, который работал с клетками человека.
Этот метод находится в фазе доказательства концепции, но обе команды воодушевлены результатами, и говорят, что если они смогут лучше понять, как работают химические вещества, которые они используют, это может стать началом нового типа лечения умственного вырождения. Как Жао упоминал выше, одна из возможностей заключается в разработке «химического коктейля», который можно дать пациенту с болезнью Альцгеймера, чтобы вырастить новые нейроны непосредственно в его теле, а не из извлечённых клеток.
«С химическим подходом можно будет делать различные подтипы нейронов, надо будет только немного изменить химический коктейль», сказал Жао. «Надо также выяснить, можно ли получить функциональные нейроны химическим коктейлем в живых организмах с неврологическими заболеваниями или травмами».
