Инженеры превращают клетки кожи напрямую в нейроны для клеточной терапии
Исследователи из MIT разработали упрощённый процесс, который позволяет превратить клетку кожи непосредственно в нейрон, минуя стадию индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPSCs).
Работая с клетками мышей, учёные создали высокоэффективный метод конверсии, который может производить более 10 нейронов из одной клетки кожи. Если его удастся воспроизвести на человеческих клетках, это позволит генерировать большие количества двигательных нейронов для потенциального лечения травм спинного мозга или заболеваний, нарушающих подвижность.
"Мы смогли добиться таких выходов, что можем задаваться вопросом, могут ли эти клетки быть жизнеспособными кандидатами для терапии замены клеток, на что мы надеемся. Вот куда могут привести нас такие технологии репрограммирования", — говорит Кэти Гэллоуэй, старший автор двух статей в Cell Systems.
От кожи к нейронам
Вместо классического пути через iPSC, который занимает несколько недель, команда использовала прямую конверсию соматической клетки в двигательный нейрон.
В первой работе исследователи определили, что для успешной конверсии клеток кожи мыши достаточно трёх транскрипционных факторов (NGN2, ISL1 и LHX3), доставляемых одним модифицированным вирусом. Для стимуляции пролиферации клеток перед конверсией они также использовали гены p53DD и мутантной версии HRAS.
Этот подход привёл к выходу нейронов около 1100% (более 10 нейронов на одну исходную клетку).
"Гиперпролиферативные клетки более восприимчивы. Это как будто они потенцированы для конверсии и становятся гораздо более восприимчивыми к уровням транскрипционных факторов", — объясняет Гэллоуэй.
Для человеческих клеток учёные использовали немного другую комбинацию факторов, достигнув эффективности конверсии от 10 до 30% примерно за пять недель.
Имплантация клеток
Во второй работе команда оптимизировала доставку генов, обнаружив, что ретровирус обеспечивает наиболее эффективную конверсию. Снижение плотности клеток в чашке также повысило общий выход двигательных нейронов. Оптимизированный процесс для клеток мыши занял около двух недель.
После имплантации полученных нейронов в стриатум мозга мышей многие клетки выжили в течение двух недель и, по-видимому, формировали связи с другими клетками мозга. В культуре эти клетки демонстрировали измеримую электрическую активность и кальциевую сигнализацию.
Исследователи надеются повысить эффективность процесса для человеческих клеток, что позволит генерировать большие количества нейронов для лечения травм спинного мозга или таких заболеваний, как БАС (боковой амиотрофический склероз).