«Эти недавно разработанные нейроноподобные клетки позволили нам впервые исследовать образование пуринов в специализированном типе клеток», — сказал Мориа Спара, доцент кафедры биохимии и молекулярной биологии Пенсильванского университета и старший автор обеих статей. «Нас интересовали нейроны, потому что они требуют много энергии и, следовательно, должны эффективно вырабатывать пурины. Нам также было любопытно, как на процесс синтеза может повлиять инфекция вирусом простого герпеса, энергетически требовательным вирусом, который поселяется в нейронах. "Когда в клетке высока потребность в пуринах, образуется комплекс, состоящий из множества ферментов, называемых пуриносомными формами, который обеспечивает более быстрое производство этих важных химических веществ.
Исследователи исследовали фермент под названием FGAMS, основной компонент пуриносомы. Чтобы лучше понять роль FGAMS в производстве пуринов, они изучили, где и сколько фермента экспрессируется в срезах мозга грызунов, нейронах грызунов, ненейронных клетках человека и нейроноподобных клетках человека, культивируемых с помощью новой техники.«Изучение нейронов человека было сложной задачей, потому что у нас не было хорошей лабораторной модели для их изучения», — сказала Коллин Мангольд, научный сотрудник Пенсильванского университета и автор обоих исследований. «Мы можем использовать нейроны грызунов или куриных эмбрионов, но они не дают нам той же информации, что и человеческие клетки.
Для большинства исследований требуется большое количество клеток, поэтому мы разработали метод, позволяющий взять общедоступную клеточную линию и преобразовать ее в клетки. которые выглядят и действуют как нейроны. Этот новый метод позволит нам начать задавать накопившиеся вопросы о нейронах, например о том, как пурины синтезируются в головном мозге ».
В нейроноподобных клетках, а также в нейронах и срезах мозга грызунов FGAMS экспрессировался в ряде мест по всему нейрону, в том числе вблизи митохондрий и микротрубочек. Поскольку FGAMS также обнаруживается рядом с этими структурами в ненейрональных клетках, исследователи подозревают, что образование пуриносом может сохраняться в разных типах клеток.Исследователи также исследовали влияние инфекции вирусом простого герпеса 1 (HSV1) на белок биосинтеза пуринов FGAMS как в нейронах, так и в ненейронных клетках. HSV1 первоначально поражает человека на поверхности кожи и продолжает вызывать пожизненную инфекцию в нейронах, которые не могут быть очищены иммунной системой.
Поскольку пурины могут играть роль в репликации HSV1, высокая метаболическая нагрузка вируса может истощать ресурсы пуринов и влиять на синтез пуринов.«Инфекция HSV1 вызвала кластеризацию FGAMS в ненейронных клетках, которые моделируют кожную фазу инфекции, в то время как FGAMS, по-видимому, постоянно кластеризуется и активируется в нейронных клетках», — сказал Стивен Бенкович, профессор химии Эван Пью и обладатель Заведующий кафедрой химии семьи Эберли в Пенсильванском университете и автор статьи об образовании пуринов. «Мы подозреваем, что пуриносомы собираются только по мере необходимости в ненейронных клетках, но что высокие энергетические потребности нейронов могут потребовать постоянного присутствия пуриносомы».«Вирусы, подобные HSV1, выживают, вызывая пожизненную инфекцию в нейронах, — сказал Сзпара, — и появляется все больше свидетельств того, что существует связь между хроническими вирусными инфекциями и нейрокогнитивными заболеваниями позднего возраста. Мы продолжаем исследовать потенциальные связи между бременем вирусной инфекции. и высокие метаболические потребности нейронов, чтобы увидеть, есть ли способы предотвратить повреждение и улучшить здоровье нейронов в долгосрочной перспективе ».
Поскольку результаты нейроноподобных клеток отражают результаты в срезах и нейронах мозга грызунов, это исследование подчеркивает полезность этих клеток в качестве новой модельной системы для изучения нейронов и того, как вирусы влияют на них.«Эти нейроноподобные клетки легко выращивать в больших количествах, и они позволят нам уловить некоторые нюансы, которые мы упустили при изучении вирусов в ненейронных клетках», — сказала Маккензи Шипли, аспирант Пенсильванского университета и первый автор синтетического исследования. нейронная бумага. «Хотя эти клетки можно использовать, чтобы задать множество вопросов о нейронах, они также открывают новые возможности для изучения того, как нейроны реагируют на нейротропные вирусы, такие как ВПГ, ВИЧ, бешенство, Западный Нил, Зика и Чикунгунья».