Функциональные нейроны получены из человеческих клеток кожи, минуя стадию iPS клеток

На основе тех же белков, которые используются для получения плюрипотентных клеток, ученым, возможно, удастся решить и еще одну потенциальную проблему, связанную с индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками, о которой недавно сообщалось в журнале Nature, - отторжение лабораторными мышами генетически идентичных iPS клеток.

В 2010 году группа доктора медицины  Мариуса Вернига (Marius Wernig), доцента кафедры патологии и научного сотрудника Института биологии стволовых клеток и регенеративной медицины (Institute for Stem Cell Biology and Regenerative Medicine) Стэнфордского университета, уже доказала возможность трансформации клеток кожи (фибробластов) мышей непосредственно в нейроны с помощью аналогичной комбинация белков.

 После успешных экспериментов на лабораторных мышах, результаты которых были опубликованы в прошлом году в журнале Nature, ученые применили ту же методику к клеткам человека. Сначала они показали, что можно получить нейроны из человеческих эмбриональных стволовых клеток, инфицируя их вирусом, экспрессирующим ту же комбинацию белков –  транскрипционных факторов Brn2, Ascl1 и Myt1l. Для краткости они назвали свой метод ВАМ. Метод ВАМ легко трансформирует человеческие эмбриональные стволовые клетки в функциональные нейроны в пределах шести дней. Хорошо работает он и на индуцированных плюрипотентных стволовых клетках.

Однако при работе с человеческими клетками выяснилось, что преобразование клеток кожи в нейроны происходит более медленно и менее эффективно. Перейдя к экспериментам с человеческими фибробластами плодов и новорожденных, ученые обнаружили, что метод ВАМ позволял зрелым клеткам выглядеть как нейроны, однако получавшиеся в конечном итоге клетки не способны генерировать электрические сигналы, используемые нейронами для межклеточной коммуникации.

Ученые пришли к выводу о вероятном существовании какого-то недостающего компонента. Добавление четвертого транскрипционного фактора – NeuroD – стало переломным моментом: клетки кожи трансформировались в функциональные нейроны за четыре-пять недель, демонстрируя электрическую активность и даже интеграцию и взаимодействие с выращенными в культуре нейронами мышей.

Существующие в настоящее время среды для культивирования клеток позволяют трансформировать в функциональные нейроны только 2-4 процента человеческих фибробластов, хотя на клетках мышей этот процент достигает 20. В то время как мышиные клетки проходят всю трансформацию всего за несколько дней, человеческим клеткам требуется для этого несколько недель. При этом они генерируют менее сильные электрические сигналы, чем обычные нейроны.

«Очевидно, мышь и человек значительно отличаются друг от друга», - комментирует эти особенности доктор Верниг. Сейчас он и его коллеги работают над оптимизацией своей технологии и условий культивирования клеток с целью повысить эффективность и скорость прямой трансформации.

 Прямое преобразование клеток кожи в нейроны отличается от аналогичных исследований, в которых ученые сначала переводят фибробласты в плюрипотентное, или гибкое с точки зрения развития, состояние, а затем добиваются их трансформации в нейроны или другие специализированные клетки. Другая группа стэнфордских ученых недавно использовала этот метод для получения нейронов из клеток кожи женщины с болезнью Паркинсона, то есть нейронов, специфических для конкретного пациента. Однако этот процесс крайне трудоемок и основывается на клеточных линиях, которые могут не полностью отражать клеточное разнообразие, наблюдаемое в естественной популяции.

Доктор Верниг подчеркивает важность продолжения дальнейшей разработки обоих методов: «Подход, использующий индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, осуществим и работает, как уже было показано. Нам необходимо работать в рамках обеих стратегий...   Сейчас мы гораздо ближе к возможности имитировать неврологические заболевания в лаборатории. Возможно, в один прекрасный день мы даже сможем использовать эти клетки для лечения людей».

По материалам   Lifesciencestoday.ru,   Scientists turn human skin cells directly into neurons, skipping iPS stage