Клетки кожи превратили в нейроны

Две независимые исследовательские группы разработали два разных метода превращения клеток кожи в нейроны. В обоих случаях на клетки воздействовали химическими веществами.

В будущем эти технологии могут быть использованы для лечения различных заболеваний пациента с использованием его собственных клеток, как основного инструмента терапии.

Большинство существующих сегодня методик, используемых учёными для трансформации одного типа клеток в другой или для получения стволовых "многофункциональных" клеток подразумевает добавление новых генов в исходные клетки. Однако подобные методики имеют существенные недостатки: к примеру, дополнительный ген может встроиться не на том участке хромосомы, что может вызвать непредсказуемые последствия, в том числе и развитие рака.

Ведущий автор одного из новых исследований Ган Пэй (Gang Pei), биохимик из Шанхайского института биологических наук в Китае, поясняет, что ключ к его новой методике — это так называемые малые молекулы химических веществ, которые могут проскользнуть внутрь клетки, попасть в её ядро, содержащее ДНК, и изменить активность того или иного гена.

Пей и его команда исследовали тысячи химических веществ, чтобы вычислить те из них, которые способны преобразовать один тип клеток в другой. В результате им удалось обнаружить соединение, которое на химическом уровне может дезактивировать гены, характерные для клеток кожи и активировать гены, характерные для нейронов.

Это сложное соединение состоит из семи малых молекул — вальпроевой кислоты, CHIR99021, RepSox, форсколина, SP600125, GO6983 и Y-27632. Название новое соединение получило по первым буквам своих составляющих — VCRFSGY.

Когда в рамках эксперимента Пей и его коллеги добавили соединение VCRFSGY к клеткам кожи в чашки Петри, они трасформировались в зрелые нейроны, которые оставались в рабочем состоянии в течение нескольких недель. Об этом команда рассказала в статье, опубликованной в журнале Cell Stem Cell.

Методика состоит из нескольких активных этапов. Первые четыре вещества VCRF изменяют физические черты, воздействуя на ген под названием Tuj1, активность которого характерна для нейронов. На этом этапе клетка уже не является клеткой кожи, но ещё и не может считаться полноценным нейроном.

Остальные три соединения — SGY — завершают трансформацию путём усиления развития нейронов, инициированного VCRF. Полученные в результате клетки не только выглядят, как настоящие нейроны, но и ведут себя соответственно: они продемонстрировали способность к проявлению потенциала действия  — ключевого компонента, лежащего в основе нейронной коммуникации.

Во втором исследовании, ещё одна группа учёных из Китая провела трансформацию клеток кожи в нейроны, экспериментируя с тканями мышей. Для этого они использовали несколько иной химический коктейль, ключевым ингредиентом которого стал ингибитор I-BET151, подавляющий транскрипцию в клетках кожи. Окончательная же трансформация в нейроны протекала в зависимости от условий среды.

"Тот факт, что целых две методики одинаково эффективно трансформируют один тип клеток в другой, означает, что химическое перепрограммирование способно полноценно конкурировать с генным редактированием", — утверждает ведущий автор второго исследования Хун Куй Дэн (Hong Kui Deng), биолог из Пекинского университета, чья статья также была опубликована в журнале Cell Stem Cell.

Авторы обеих работ уверены, что их разработки могут лечь в основу персонализированной медицины будущего. К примеру, некоторые нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Альцгеймера, могут быть вылечены замещением больных клеток здоровыми. И если последние будут получены из организма самого пациента — к примеру, из кожи — то вероятность благоприятного исхода лечения окажется очень высока.