Нейроны из клеток крови — новый инструмент для понимания заболеваний головного мозга

Нейроны из клеток крови - новый инструмент для понимания заболеваний головного мозга
                Мариус Верниг, Томас С. Судхоф и их коллеги создали эти «индуцированные нейрональные (iN) клетки» из клеток крови взрослого человека. Кредит: Мариус Верниг, CC BY-ND

Наша команда из Стэнфордского университета только что выяснила рецепт превращения клеток крови у взрослых непосредственно в нервные клетки или нейроны.
                                                                                       

Возможно, вам интересно, почему кто-то захочет превращать кровь в клетки мозга. Такие исследователи, как я, хотели бы лучше понять, что вызывает такие заболевания мозга, как аутизм, шизофрения или депрессия. Но трудно изучать сложные заболевания, подобные этим, в лаборатории.

Наша новая процедура должна упростить это исследование, поскольку мы можем собирать клетки крови, например, у пациента с шизофренией, и посмотреть, можно ли воспроизвести болезненные процессы, происходящие в мозге человека, в нейронах, полученных из крови, в чашке Петри. Это исследование не только даст представление о том, как развиваются болезни, но и создаст способ опробовать новые методы лечения, прежде чем давать их пациентам.

Почему психоневрологические заболевания так трудно изучать?

Что затрудняет изучение заболеваний головного мозга, так это то, что каждый человек обладает уникальным генетическим составом, что означает, что одно и то же заболевание — аутизм, шизофрения или депрессия — проявляется по-разному у каждого человека. Кроме того, только у небольшого процента пациентов есть мутации в одном гене, который, по-видимому, ответственен за заболевание.

Когда ДНК сотен пациентов с психоневрологическими заболеваниями и здоровых людей была подвергнута скринингу на наличие генов, вызывающих заболевание, определенные версии генов были более распространены у пациентов по сравнению со здоровой популяцией, что позволяет предположить, что они могут играть роль в возникновении заболевания.

Это говорит о том, что большинство пациентов несут несколько генов, которые все способствуют их состоянию. Вклад каждого гена невелик, но сочетание десятков генетических вариаций приводит к серьезному заболеванию.

По этой причине сложно оценить роль этих минорных генов во всем процессе заболевания, выяснить, какие из них являются ключевыми игроками, и определить критическую комбинацию генетических вариаций, необходимых для возникновения заболевания. Поскольку мы не знаем ключевых вовлеченных генов, мы не можем сконструировать мышей, которые точно имитируют процесс заболевания у людей, и мы не можем протестировать методы лечения для лечения этих заболеваний.

Перепрограммирование ячейки

Перепрограммирование ячеек, возможность преобразования одного типа ячеек в другой, предлагает возможное решение этой проблемы. В 2006 году ученые показали, что клетки кожи могут быть превращены в плюрипотентные стволовые клетки — клетки, которые могут развиваться во многие типы клеток — которые, в свою очередь, могут быть превращены в нейроны. Несколько лет спустя, в 2010 году, мы упростили этот двухэтапный процесс и обнаружили способ превращения клеток кожи непосредственно в нейроны.

Но получение клеток кожи не является простым и требует болезненных процедур. Кроме того, клетки кожи должны быть выращены до того, как они будут преобразованы в другие клетки, что может привести к появлению искусственных мутаций, не имеющих отношения к возникновению заболевания.

С нашим подходом мы можем взять всего несколько капель крови и генерировать десятки тысяч нейронов.

Мы можем завершить эту изменяющую форму трансформацию одного типа клеток в другой, добавив всего четыре специфических белка, которые, как мы определили, играют жизненно важную роль в развитии мозга, к свежеприготовленным или сохраненным клеткам крови. Этих четырех факторов достаточно, чтобы быстро перепрограммировать эти клетки и превратить их в нейроны в течение нескольких недель после лечения.

В течение этого периода белые кровяные клетки меняют форму, от шаровидной клетки до нейрона с тонкими ветвями, похожими на щупальца. Они отображают белки, которые обычно украшают поверхность нейронов, и в наших экспериментах они вели себя как нейроны и передавали электрические сигналы. По сравнению с нейронами в мозге «индуцированные» нейроны выглядят менее зрелыми. Наша методика уже полезна для некоторых приложений, для других, которые требуют зрелых нейронов, она все еще нуждается в усовершенствовании.

Наша стратегия позволяет ученым генерировать нейроны у пациентов, страдающих интересующей болезнью, которые содержат все генетические элементы, которые на самом деле вызывают заболевание. Нам все еще нужно будет создать нейроны от многих пациентов и здоровых людей и проанализировать гены, которые активны в каждой группе, прежде чем мы сможем определить, какие гены участвуют во всех формах заболевания. С помощью этого метода, мы надеемся, мы сможем определить наиболее подходящие гены, которые должны быть хорошими мишенями для лекарств, модифицирующих болезни.

Похожие новости

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *