Перепрограммирование нейронов поможет бороться с болезнью Паркинсона

Шведские ученые научились с помощью вирусных векторов перепрограммировать нейроны, впервые превращая их из астроцитов в дофаминовые нейроны. В дальнейшем это может позволить бороться с болезнью Паркинсона. Исследование опубликовано в Nature Biotechnology.

Люди, страдающие болезнью Паркинсона, испытывают проблемы с движением из-за разрушения в черной субстанции мозга нейронов, синтезирующих дофамин — нейромедиатор, ответственный за систему «вознаграждения» мозга и играющий роль в обеспечении когнитивной деятельности. Недостаточная выработка дофамина увеличивает влияние базальных ганглиев на кору головного мозга, что приводит к возникновению тремора и мышечной ригидности. Это медленно прогрессирующее хроническое заболевание, характерное для пожилых людей. В данный момент им страдает около 10 миллионов людей, это второе по распространенности нейродегенеративное заболевание после болезни Альцгеймера.

перепрограммирование нейронов поможет бороться с болезнью Паркинсона
Нейроны на разных стадиях перепрограммирования

На данный момент средств полного излечения от болезни не существует. Основным лекарственным средством для ее лечения является леводопа — предшественник дофамина, теряющий со временем свою эффективность из-за снижения выработки декарбоксилазы ароматических L-аминокислот (ДКАА) — фермента, который синтезирует дофамин из леводопы. Болезнь Паркинсона также лечат пересадкой эмбриональных нейронов или пытаясь изменить работу собственных. Раньше мы уже рассказывали о клинических испытаниях компании Voyager Therapeutics, в ходе которых в мозг испытуемых вводили вирусные векторы, доставляющие в нейроны ген ДКАА и частично восстанавливающие синтез фермента.

В новом исследовании вирусные векторы, созданные на основе лентивирусов, позволили полностью перепрограммировать работу других клеток и заставить их встать на замену неработающим. Ученые превращали астроциты (нейроглиальные клетки звездчатой формы) в дофаминовые нейроны. С помощью введения в клетки вирусных векторов, кодирующих три транскрипционные фактора (NEUROD1, ASCL1 и LMX1A) и микроРНК miR218, ученым удалось перепрограммировать человеческие астроциты in vitro, причем как культуру «бессмертных» астроцитов, с которыми часто работают в экспериментальных условиях, так и первичные эмбриональные астроциты. После этого успешно перепрограммировали и мышиные астроциты, уже in vivo. Процесс превращения в дофаминовые нейроны происходил за счет изменения конфигурации хроматина и активации нескольких ключевых сигнальных путей клетки (TGFβ, Shh и Wnt).

перепрограммирование нейронов поможет бороться с болезнью Паркинсона
Схема превращения астроцита мыши в дофаминовый нейрон

Эффективность внедрения вирусных векторов составила до 16 процентов, и полученные дофаминовые нейроны успешно выполняли свою работу. Так, они экспрессировали транспортер дофамина, которого нет у обычных астроцитов, а также демонстрировали наличие специфических маркеров и транскрипционных факторов и были способны генерировать электрический потенциал, а их биофизические характеристики соответствовали параметрам дофаминовых нейронов. У мышей по результатам эксперимента наблюдались улучшения моторики движения, что отслеживали с помощью компьютерных программ, анализирующих поведение мышей, в том числе их перемещение на беговых дорожках.

Следующий важный этапом, полагают ученые, будет повышение эффективности перепрограммирования нейронов и работа со взрослыми астроцитами человеческого мозга, а также разработка технологии, позволяющей селективно воздействовать на в мозг человека in vivo.

Автор: Анна Казнадзей

Ссылка на источник