Учёные превратили клетки человеческой кожи в нейроны, минуя стадию iPS

Клетки человеческой кожи можно напрямую преобразовать в функциональные нейроны за 4–5 недель, добавив всего четыре белка. Это открытие учёных из Медицинской школы Стэнфордского университета важно, так как позволяет обойтись без создания индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPS). Это может значительно упростить получение нейронов, специфичных для конкретного пациента или заболевания, для исследований в лаборатории.

Новый метод также может обойти потенциальную проблему с iPS-клетками, о которой недавно сообщалось: лабораторные мыши отторгали генетически идентичные iPS-клетки, по-видимому, из-за белков, использованных для придания им плюрипотентности.

Исследование повторяет работу той же группы в 2010 году, показавшую возможность превращения клеток кожи мыши в нейроны с помощью аналогичного набора белков. Однако в случае человеческих клеток конверсия происходит менее эффективно и медленнее.

"Теперь мы гораздо ближе к возможности моделирования заболеваний мозга или нервной системы в лаборатории", — сказал Мариус Верниг, старший автор исследования, опубликованного 26 мая в Nature.

После успеха с клетками мыши, результаты которого были опубликованы в прошлом году в Nature, исследователи применили аналогичную технику к человеческим клеткам. Они показали, что могут конвертировать эмбриональные стволовые клетки человека в нейроны, заразив их вирусом, экспрессирующим комбинацию из трёх транскрипционных факторов: Brn2, Ascl1 и Myt1l (сокращённо "BAM"). Обработка BAM превращала эмбриональные стволовые клетки в функциональные нейроны за шесть дней и также работала на iPS-клетках.

Затем учёные перешли к главной задаче: повторить это с клетками кожи человека. В экспериментах с клетками кожи плодов и новорождённых обработка BAM заставляла клетки выглядеть как нейроны, но они не могли генерировать электрические сигналы для коммуникации.

Добавление четвёртого транскрипционного фактора, NeuroD, стало переломным моментом. Клетки кожи трансформировались в функциональные нейроны в чашке Петри примерно за 4–5 недель, демонстрируя электрическую активность и даже интегрируясь во взаимодействие с мышиными нейронами.

Эффективность метода:

• Клетки мыши: ~20% конверсии, за несколько дней.
• Клетки человека: 2–4% конверсии, за несколько недель, с менее устойчивыми электрическими сигналами, чем у природных нейронов.

Прямое превращение клеток кожи в нейроны контрастирует с подходом, при котором клетки кожи сначала превращают в плюрипотентное состояние (iPS), а затем направляют в нейроны. Верниг подчеркнул важность изучения обеих стратегий:

"Подход с iPS-клетками выполним и доказал свою работоспособность. Нам нужно продолжать работать над обеими стратегиями. Возможно, лучший подход будет зависеть от заболевания или типа проводимого исследования".