Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) сделали значительный шаг в области регенеративной медицины. Им удалось разработать метод прямого преобразования кожных клеток в мозговые, исключая необходимость промежуточного этапа в виде стволовых клеток. Этот подход демонстрирует невероятную эффективность, позволяя получать более 10 нейронов из одной исходной клетки.
Прямое превращение
Ранее восстановление клеток для медицинских целей основывалось на технологии индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPSC), разработанной японскими учёными в 2006 году. Она позволяла перепрограммировать зрелые клетки в стволовые, из которых затем формировались нужные клеточные типы. Однако этот метод имел свои ограничения, включая низкую эффективность – в первых экспериментах лишь 0,1% клеток успешно проходили полный цикл преобразования. Со временем этот показатель удалось значительно повысить, но процесс оставался сложным и ресурсоёмким.
Рекордная эффективность
Специалисты MIT предложили инновационный способ, позволяющий миновать этап стволовых клеток и сразу трансформировать один тип клеток в другой. Ключом к успеху стали транскрипционные факторы – белки, регулирующие активность генов. Исследователи протестировали шесть различных факторов, в итоге выделив три наиболее эффективных – NGN2, ISL1 и LHX3.
Использование именно этих трёх факторов позволило разместить их в одном вирусном векторе, обеспечив равномерное воздействие на клетки. Кроме того, учёные добавили второй вирусный вектор с двумя дополнительными генами, стимулирующими начальное деление клеток. Это повысило восприимчивость клеток к перепрограммированию и значительно увеличило его эффективность.
Успешные эксперименты
Метод протестировали на клетках кожи мышей, успешно превратив их в двигательные нейроны с эффективностью свыше 1000%. Полученные нейроны демонстрировали электрическую активность и сигналы кальция, что подтверждало их функциональность. В дальнейшем эти клетки имплантировали в мозг живых мышей, где они интегрировались с существующими нейронами.
Мышиные двигательные нейроны (зеленые), выращенные непосредственно из клеток кожи, смогли интегрироваться с другими в мозге животного после трансплантации
Аналогичная методика была применена к человеческим клеткам, хотя на данном этапе её эффективность составляет 10–30%. Несмотря на это, исследователи уверены, что дальнейшие улучшения позволят довести показатель до максимальных значений.
Если методика подтвердит свою эффективность, её первыми пациентами могут стать люди с нейродегенеративными заболеваниями, такими как боковой амиотрофический склероз (БАС). Восстановление нейронов поможет улучшить моторные функции. В дальнейшем метод может быть адаптирован для других типов клеток, открывая новые перспективы в лечении различных заболеваний.
Результаты исследования опубликованы в журнале Cell Systems.
