Новые данные, полученные биологами Гарварда, изучающими стволовые клетки, переворачивают одну из основ нейробиологии — демонстрируя, что в пределах головного мозга можно обратить один тип уже дифференцировавшегося нейрона в другой. Паола Арлотта и Каролин Роуо сделали это открытие. Оно «говорит нам, что возможно головной мозг не является столь неизменным, как мы всегда думали, потому что, по крайней мере, во время раннего временного «окна» можно перепрограммировать идентичность одного класса нейронов в другой», — изложила Арлотта, доцент отделения стволовых клеток и регенеративной биологии Гарварда (SCRB).
Принцип прямого линейного перепрограммирования дифференцированных клеток в организме был сначала доказан Дугом Мелтоном, сопредседателем SCRB, и соруководителем Института стволовых клеток Гарварда (HSCI) и его коллегами пять лет назад, когда они перепрограммировали экзокринные клетки панкреатической железы непосредственно в β-клетки производящие инсулин. Арлотта и Роуо теперь доказали, что нейроны также могут менять свою направленность. Работа опубликована онлайн в журнале «Биология клеток природы».
В своих экспериментах группа Арлотты фокусировалась на нейронах мозолистой проекции, которые соединяют два полушария головного мозга, и превращала их в нейроны, подобные кортикоспинальным двигательным нейронам, одной из двух совокупностей нейронов, разрушающихся при амиотрофическом латеральном склерозе (АЛС), также известном как болезнь Лу Джехрига. Чтобы достигнуть такого перепрограммирования нейронной идентичности, исследователи использовали фактор транскрипции под наименованием Fezf2, который как задолго до этого было известно, играл центральную роль в развитии кортикоспинальных нейронов в эмбрионе.
То, что делает эти данные еще более значимыми — это, что работа была проведена в головном мозге живых мышей, а не в клеточной культуре в лабораторных пробирках. Мыши были молоды, таким образом, исследователи по-прежнему не знают, выполнимо ли перепрограммирование нейронов у взрослых лабораторных животных и людей. Если это возможно, то у этого исследования есть огромный потенциал применения в терапии нейродегенеративных болезней.
«Нейродегенеративные болезни обычно воздействуют на специфическую совокупность нейронов, оставляя нетронутыми многие другие. Например, при АЛС это — кортикоспинальные двигательные нейроны в головном мозге и двигательные нейроны в спинном мозге, среди многих других нейронов нервной системы, они погибают селективно», — рассказала Арлотта. «Что, если можно было бы взять нейроны, которые сохраняются при данном заболевании и непосредственно превратить их в нейроны, которые погибают? При АЛС, если бы было возможно воспроизвести даже малый процент от кортикоспинальных двигательных нейронов, вероятно, этого было бы достаточно, чтобы восстановить основное функционирование», — сказала она.
«Эксперименты, которые привели к получению новых данных, начались пять лет назад, когда был задан вопрос: в природе никогда не было замечено изменения идентичности нейронов; мы не наблюдаем этого, и воистину ли это — действительность? Можем ли мы взять один тип нейрона и превратить его в другой»? Арлотта и Роуо спросили об этом себя.
«В течение этих пяти лет исследователи проанализировали тысячи и тысячи нейронов, изучая множество молекулярных маркеров как нового возможного соединения, которое должно было указать, что перепрограммирование произошло», — сообщила Арлотта. «Возможно, это у нас произошло два года назад, но в то время это был концептуально очень простой набор экспериментов, и это было технически затруднительно. Работа предназначалась для того, чтобы in vivo проверить важные догмы на необратимой природе нейронов. Без какой-либо тени сомнения, мы должны были доказать, что это случилось».
Лабораторная работа Арлотты сосредоточена на коре головного мозга, но она открывает дверь к перепрограммированию в других областях центральной нервной системы. Арлотта, основной преподаватель HSCI, теперь работает с коллегой Тэкэо Хеншем из отделения молекулярной и клеточной биологии Гарварда, объясняя физиологию перепрограммирования нейронов, и изучая то, как они связываются в пределах ранее существующих нейронных сетей. «Моя надежда – в том, что это будет способствовать работе в новой области нейробиологии, которая исследует границы и возможности нейронного перепрограммирования для повторного проектирования нервной цепочки, присущей заболеванию», — сказала Паола Арлотта.
Источник: medicalnewstoday.com