Исследователи из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе продемонстрировали, что эти преобразованные клетки выжили, по крайней мере, шесть месяцев после инъекции в мозг мышей и вели себя так же, как нативные клетки в головном мозге.«Эти трансплантированные клетки не только выжили в мозге мыши, но и показали функциональные свойства, аналогичные свойствам нативных клеток», — сказал старший автор Эндрю С. Ю, доктор философии, доцент кафедры биологии развития. «Эти клетки, как известно, распространяют проекции в определенные области мозга. И мы обнаружили, что трансплантированные человеческие клетки также связаны с этими удаленными целями в мозге мыши.
Это важный момент в этой статье».Работа появится 22 октября в журнале Neuron.
Исследователи создали особый тип клеток мозга, называемые нейронами со средними шипами, которые важны для управления движением. Это первичные клетки, пораженные болезнью Хантингтона, наследственным генетическим заболеванием, которое вызывает непроизвольные движения мышц и снижение когнитивных функций, обычно начинающееся в среднем и зрелом возрасте.
Пациенты с этим заболеванием живут около 20 лет после появления симптомов, которые со временем неуклонно ухудшаются.В исследовании участвовали клетки кожи взрослого человека, а не обычно изучаемые клетки мыши или даже клетки человека на более ранней стадии развития.
Что касается потенциальных будущих методов лечения, способность преобразовывать клетки взрослого человека дает возможность использовать собственные клетки кожи пациента, которые легко доступны и не будут отвергаться иммунной системой.
Чтобы перепрограммировать эти клетки, Ю и его коллеги поместили клетки кожи в среду, которая близко имитирует среду клеток мозга. Из прошлых работ они знали, что воздействие двух небольших молекул РНК, близкого химического родственника ДНК, может превратить клетки кожи в смесь нейронов разных типов.
В клетке кожи инструкции ДНК о том, как быть клеткой мозга или клеткой любого другого типа, аккуратно упакованы и не используются. В прошлом исследовании, опубликованном в Nature, Ю и его коллеги показали, что воздействие двух микроРНК, называемых miR-9 и miR-124, изменяет механизм, который управляет упаковкой ДНК.
Хотя исследователи все еще разгадывают детали этого сложного процесса, эти микроРНК, по-видимому, открывают плотно упакованные участки ДНК, важные для клеток мозга, обеспечивая экспрессию генов, управляющих развитием и функцией нейронов.Зная, что воздействие только этих микроРНК может превратить клетки кожи в смесь нейронов, исследователи затем начали тонкую настройку химических сигналов, подвергая клетки воздействию дополнительных молекул, называемых факторами транскрипции, которые, как они знали, присутствовали в той части мозга, где шипы средней длины. нейроны встречаются часто.«Мы думаем, что микроРНК действительно делают тяжелую работу», — сказал соавтор исследования Матеус Б. Виктор, аспирант в области нейробиологии. «Они прививают клетки кожи, чтобы они стали нейронами. Факторы транскрипции, которые мы добавляем, затем направляют клетки кожи в особый подтип, в данном случае нейроны со средними шипами.
Мы думаем, что могли бы производить разные типы нейронов, отключая разные факторы транскрипции. "Ю также объяснил, что микроРНК, но не факторы транскрипции, являются важными компонентами для общего перепрограммирования клеток кожи человека непосредственно на нейроны. Его команда, включая соавтора Мишель С. Ричнер, старшего научного сотрудника, показала, что когда клетки кожи подвергались воздействию только факторов транскрипции, без микроРНК, преобразование в нейроны не было успешным.Исследователи провели обширные тесты, чтобы продемонстрировать, что эти недавно преобразованные клетки мозга действительно выглядят и ведут себя как нативные нейроны с шипами среднего размера.
Преобразованные клетки экспрессировали гены, специфичные для природных колючих нейронов человека, и не экспрессировали гены для других типов нейронов. При трансплантации в мозг мыши преобразованные клетки проявляли морфологические и функциональные свойства, аналогичные нативным нейронам.Чтобы изучить клеточные свойства, связанные с болезнью, исследователи теперь берут клетки кожи у пациентов с болезнью Хантингтона и перепрограммируют их в нейроны со средними шипами, используя подход, описанный в новой статье.
Они также планируют вводить здоровые перепрограммированные человеческие клетки мышам с моделью болезни Хантингтона, чтобы увидеть, влияет ли это на симптомы.