Ученые превратили один тип нейронов в другой прямо в мозге, открывая новое направление в нейробиологии

Исследователи из Гарварда опровергли один из базовых принципов нейробиологии, продемонстрировав возможность превращения одного типа дифференцированных нейронов в другой непосредственно в мозге.

Открытие, сделанное Паолой Арлоттой и Каролин Руо, показывает, что мозг, возможно, не столь неизменен, как считалось. «По крайней мере, в ранний период времени можно перепрограммировать идентичность одного класса нейронов в другой», — пояснила Арлотта.

Принцип прямого перепрограммирования дифференцированных клеток внутри живого организма был впервые доказан в поджелудочной железе пять лет назад. Теперь Арлотта и Руо доказали, что нейроны тоже могут «передумать». Работа опубликована 20 января в журнале Nature Cell Biology.

Суть эксперимента

В экспериментах на живых мышах ученые нацелились на комиссуральные проекционные нейроны, соединяющие полушария мозга. С помощью транскрипционного фактора Fezf2, ключевого для развития кортикоспинальных мотонейронов у эмбриона, их превратили в нейроны, подобные кортикоспинальным мотонейронам. Именно эта популяция нейронов гибнет при боковом амиотрофическом склерозе (БАС).

Значение и перспективы

• Работа проводилась в мозге живых мышей, а не в чашках Петри, что значительно увеличивает её значимость.
• Пока эксперименты ставились на молодых животных. Неизвестно, возможно ли такое перепрограммирование у взрослых особей и людей.
• Если это окажется возможным, открываются огромные перспективы для лечения нейродегенеративных заболеваний, таких как БАС.

«Нейродегенеративные заболевания обычно поражают конкретную популяцию нейронов, оставляя многие другие нетронутыми. Что, если можно взять нейроны, не затронутые болезнью, и превратить их прямо в те, которые гибнут? При БАС даже небольшой процент новых кортикоспинальных мотонейронов, вероятно, был бы достаточен для восстановления базовых функций», — отметила Арлотта.

Детали исследования

Эксперименты длились пять лет и требовали технически сложного анализа тысяч нейронов по множеству молекулярных маркеров и новой connectivity (связности), чтобы неопровержимо доказать факт перепрограммирования in vivo.

Хотя работа лаборатории Арлотты сфокусирована на коре головного мозга, она открывает путь к перепрограммированию в других областях центральной нервной системы.

Сейчас ученые изучают физиологию перепрограммированных нейронов и то, как они интегрируются в существующие нейронные сети. «Я надеюсь, что это даст начало новой области нейробиологии, изучающей возможности перепрограммирования нейронов для восстановления цепей, пораженных при заболеваниях», — заключила Паола Арлотта.