Технология значительно ускорит и упростит создание нервных клеток для клеточной терапии пациентов с травмами спинного мозга и нейродегенеративными заболеваниями, считают исследователи.
Исследователи Массачусетского технологического института разработали эффективный метод прямого преобразования клеток кожи в нейроны, минуя стадию стволовых клеток. Ученые получили более 10 нейронов из одной клетки кожи мыши. Нейроны успешно трансплантировали в мозг лабораторных мышей, где клетки интегрировались с тканями хозяина и продемонстрировали признаки нормального функционирования.
Наши результаты позволяют рассматривать эти клетки как жизнеспособных кандидатов для клеточной заместительной терапии.
Кэти Гэллоуэй, соавторка исследования
Традиционный подход к подобному преобразованию требует сначала превратить клетки кожи в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSC), а затем дифференцировать их в нейроны. Этот процесс занимает несколько недель и часто приводит к «застреванию» клеток в промежуточных состояниях. Предложенный метод позволяет избежать этих проблем, осуществляя прямую конверсию.
Ученые из MIT ранее уже демонстрировали прямую конверсию соматической клетки кожи в нейрон. Они использовали шесть факторов транскрипции и два белка, каждый из которых доставлялся в клетку с использованием отдельного вирусного вектора, что затрудняло обеспечение того, чтобы каждый из них был экспрессирован на правильном уровне в каждой клетке. В результате выход был очень низким — менее 1%.
В статье в Cell Systems исследователи сообщили об оптимизации процесса. Они преобразовали клетки кожи в двигательные нейроны, используя всего три фактора транскрипции, а также два гена, которые переводят клетки в состояние высокой пролиферации. Когда число генов сократилось до трех, хватило одного модифицированного вируса для доставки всех их, что позволило ученым гарантировать, что каждая клетка экспрессирует каждый ген на правильном уровне.
Используя отдельный вирус, исследователи доставили гены, кодирующие p53DD и мутировавшую версию HRAS. Эти гены заставляют клетки кожи делиться много раз, прежде чем они начнут преобразовываться в нейроны. В результате из каждой клетки получается несколько нейронов.
В экспериментах с лабораторными мышами исследователи имплантировали полученные нейроны в полосатое тело мозга, отвечающее за контроль движений. Через две недели многие нейроны не только выжили, но и, по-видимому, сформировали связи с другими клетками мозга. При росте в пробирке эти клетки демонстрировали электрическую активность и кальциевую сигнализацию, что указывает на способность взаимодействовать с другими нейронами.
Ученые работают над повышением эффективности этого процесса для человеческих клеток, что позволит генерировать большие количества нейронов для лечения травм спинного мозга и нейродегенеративных заболеваний, таких как БАС. Хотя клинические испытания с использованием нейронов, полученных из iPSC, для лечения БАС уже ведутся, новая технология значительно упростит производство нужных клеток.
