Биоинженерам под руководством специалистов из Университета штата Нью-Йорк в Буффало впервые удалось превратить фибробласты человека (клетки соединительной ткани) в нейроны, производящие серотонин.
Серотонин – это один из важнейших нейротрансмитерров, который играет важную роль в регуляции настроения. С недостатком серотонина связаны многие психические расстройства – депрессия, тревожные состояния, нарушения пищевого поведения, аутизм.
Как говорят авторы, выращенные таким способом нейроны могут стать прекрасной моделью для изучения этих заболеваний, их можно использовать и для разработки новых лекарственных препаратов, и для тестирования уже существующих.
В своих исследованиях ученые использовали метод прямого перепрограммирования, когда клетки одного типа превращаются в другой без стадии стволовых клеток.
В клеточной медицине в настоящее время в основном используются либо эмбриональные клетки, либо клетки взрослого организма, которым возвращают плюрипотентность. Это так называемые индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, которые могут превратиться в клетки практически любых органов и тканей. Впервые такие клетки были получены профессором Яманакой из Киотского университета в 2006 году, за что он получил Нобелевскую премию в 2012 году.
Но в стволовых клетках скрывается серьезная опасность – всегда остается риск, что они не справятся с плюрипотентностью и разовьются в раковую опухоль. Эта одна из причин, которая тормозит применение этой технологии в клинической практике.
В последние несколько лет появилась альтернатива такому методу. Ученые научились напрямую перепрограммировать клетки взрослого организма из одного типа в другой, минуя «опасную» стволовую стадию.
В своем нынешнем исследовании вначале авторы выяснили, какие транскрипционные факторы запускают работу генов, которые нужны для образования серотонинэргических нейронов. Оказалось, что для этого необходима работа четырех транскрипционных факторов – Ascl1, Foxa2, Lmx1b и FEV. Обработав ими фибробласты, биоинженеры получили нейроны, выделяющие серотонин.
«Нам впервые удалось с помощью прямого перепрограммирования получить из фибробластов такие нейроны. И наш эксперимент показал, что эти клетки, действительно, могут производить серотонин и его захватывать», - говорит ведущий автор исследования профессор Фэн Цзин (Feng Jian).
Сейчас команда профессора Цзина работает над тем, чтобы получить также с помощью прямого перепрограммирования нейроны, производящие серотонин, но уже из клеток кожи человека. Эта процедура, добавляют Цзин, должна быть в клиническом плане проще, чем работа с фибробластами.
Статья о превращении фибробластов в серотонинэргические нейроны опубликована в свежем выпуске журнала Molecular Psychiatry.
Стоит добавить, что регенеративная медицина продвинулась очень далеко, и биоинженеры уже научились получать разные типы нейронов как из различных типов стволовых клеток, так и из других клеток с помощью прямого перепрограммирования.
Например, недавно биоинженерам удалось создать дофаминергические нейроны из клеток кожи человека. Известны методы выращивания таких нейронов также и из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток животных, и из эмбриональных стволовых клеток человека. Эти исследования имеют важное значение, поскольку именно нейроны, синтезирующие дофамин, поражаются при тяжелом и на данный момент неизлечимом нейродегенеративном заболевании – болезни Паркинсона.
А вот пример другого направления подобных экспериментов: недавно биоинженерам из Университета Макмастера (Канада) под руководством известного специалиста доктора Мики Батиа (Mickie Bhatia) удалось впервые получить нейроны из клеток крови взрослого человека.
А биоинженеры из Колумбийского университета (США) вырастили из клеток кожи человека нейроны, которые отвечают за контроль аппетита.
Правда, пока все эти исследования находятся на стадии эксперимента, и до применения этих методов в клинической практике для лечения различных заболеваний, к сожалению, еще далеко.
