Новый молекулярный "коктейль" превращает глиальные клетки мозга в нейроны

Астроцит спустя четыре месяца после "перерождения". Клетка выглядит и функционирует как "истинный" нейрон человеческого головного мозга.

Фото Gong Chen Lab, Penn State.

Исследователи из Университета Пенсильвании сумели наделить человеческий мозг настоящей суперспособностью. Они создали на удивление простой молекулярный "коктейль", который превращает глиальные клетки в функционирующие нейроны.

Поясним, что клетки глии являются вспомогательными клетками нервной ткани и непосредственными соседями нейронов: они образуют их специфическое микроокружение и выполняют опорную, разграничительную, защитную и другие функции.

"Самая большая проблема головного мозга заключается в том, что его нейроны не восстанавливаются после повреждений, потому что они не делятся. Глиальные клетки, которые окружают мёртвые нейроны, напротив, могут размножаться. Я считаю, что превращение клеток глии в новые нейроны – лучший способ восстановить утраченные функции", – рассказывает руководитель научной группы профессор Гун Чэнь (Gong Chen).

Кстати, у такого подхода есть ещё одно преимущество. Дело в том, что глиальные клетки в случае повреждения нейронов приступают к образованию рубцовой ткани вокруг "ранения". Это мешает уцелевшим нейронам, находящимся поблизости, "общаться" друг с другом.

В предыдущих работах команда подобрала последовательность из девяти молекул, которые способствуют преобразованию глиальных клеток человеческого мозга в нейроны. Но для клинического лечения такой подход был сложноват: последовательность была слишком длинной и специфической.

Специалисты решили упростить средство для перепрограммирования глиальных клеток. Они изучили различные комбинации и пропорции и в результате определили оптимальное сочетание. Основу нового "коктейля" составили всего четыре молекулы. А их "клиентами" стали глиальные клетки под названием астроциты.

"Мы определили наиболее эффективную химическую формулу среди сотен комбинаций лекарственных препаратов, которые мы тестировали. Используя четыре молекулы, которые модулируют четыре критических сигнальных пути в астроцитах человека, мы можем эффективно превращать до 70% этих клеток в функциональные нейроны", – уточняет соавтор работы и создатель нового "коктейля" Цзю-Чао Инь (Jiu-Chao Yin).

Эксперименты показали, что "перерождённые" клетки имеют хорошую выживаемость: в лабораторных условиях за ними наблюдали более семи месяцев. Было показано, что они образуют надёжные нейронные сети и посылают друг другу химические сигналы. Причём все функции выполнялись так, как если бы за них отвечали "урождённые" нейроны человеческого мозга, подчёркивают учёные.

Кроме того, они провели ещё одно испытание, слегка изменив состав своего "коктейля": вместо четырёх молекул использовали три. Оказалось, такое соединение тоже может запустить перепрограммирование, но количество модифицированных клеток снизится с 70 до 20%.

Кстати, преобразовать глиальные клетки в нейроны могла бы помочь генная терапия, однако эта методика намного сложнее и дороже. Кроме того, чтобы доставить генный редактор в нужное место, требуются инъекции вирусных частиц.

Новая же методика не будет инвазивной, поскольку нужную комбинацию молекул можно "упаковать" в таблетку. Это сделает лечение простым и доступным.

Ожидается, что новый подход позволит восстанавливать мозг после самых различных повреждений – от травм до инсультов. Чудодейственный "коктейль" пригодится и в борьбе с нейродегенеративными расстройствами, при которых погибают нейроны. Благодаря новому средству пациенты с деменцией смогут вернуть когнитивные способности.

Впереди, впрочем, ещё немало работы. На следующем этапе команде предстоит подобрать оптимальный способ "упаковки" основных компонентов, а также провести доклинические и клинические и испытания, чтобы оценить возможные побочные эффекты и, если потребуется, доработать свой "коктейль".

Подробнее о проделанной работе и её результатах рассказывается в статье, опубликованной в журнале Stem Cell Reports.

Кстати, ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о том, как всего одна клетка поможет восстановить любые органы или ткани.