Современная концепция нейрогенеза гласит, что астроциты и нейроны развиваются из одинаковых клеток-предшественников. Поэтому с появлением клеточных технологий стало возможным репрограммирование астроцитов в нейроны, что может иметь терапевтическое значение при нарушении функции нервной ткани.
Китайские ученые научились превращать астроциты в нейроны in vivo, то есть непосредственно в мозге. Для этого они использовали малые молекулы, а значит, такая технология легко применима в медицине. Подробности опубликованы в журнале Cell Discovery.
До сих пор не до конца ясно, насколько активно восстанавливаются нейроны в мозге взрослых людей. На этот счет существует множество научных дискуссий (например, эта и эта). Даже есть работы, доказывающие то, что молодые нейроны появляются даже в мозге 99-летних людей. Но, помимо этого, продолжают появляться статьи, в которых ученым удается вырастить нейроны из их ближайших братьев по происхождению – астроцитов. В прошлом году вышла статья, в которой ученые использовали аденоассоциированные вирусы для доставки гена, который позволил астроцитам превратиться в нейроны и вылечить симптомы паркинсонизма у мышей.
Авторы же нынешней работы и ранее успешно перепрограммировали другой тип клеток – фибробласты – в нейроны, но такое превращение по понятным причинам не имеет смысла проводить in vivo: фибробластов в мозге нет, в отличие от астроцитов. Ученые оптимизировали предложенный ранее химический коктейль и опробовали его сначала на клеточной культуре. Выяснилось, что клетки, которые раньше были астроцитами, начали экспрессировать маркеры нейрональных клеток, а также у них появился потенциал действия.
Наибольшие опасения вызывает то, что новые нейроны окажутся неспособными выполнять те же функции, что и старые, а значит, лечение будет бесполезным. Чтобы развеять сомнения, ученые показали, что такие химически индуцированные нейроны напоминают обычные нейроны и по электрофизиологическим свойствам, и по способности образовывать синаптические связи. Также они проанализировали профили экспрессии генов таких клеток при помощи RNA-seq и выяснили, что их транскриптом тоже превратился из астроцитарного в нейрональный.
Далее ученые попробовали ввести коктейль из малых молекул непосредственно в мозг мышам. При помощи векторов внутри аденоассоциированных вирусов они научились помечать астроциты, а затем наблюдали за изменениями в их физиологии после введения препаратов.
Малые молекулы обладают преимуществами по сравнению с предложенными ранее методами генетической инженерии: они неиммуногенны, не интегрируются в геном, их воздействие обратимо. Это говорит о большом потенциале малых молекул для репрограммирования астроцитов при лечении нейродегенеративных заболеваний и нейротравм.
Текст: Настя Горшкова