Нервные клетки, созданные с помощью этого нового метода, демонстрируют те же функциональные характеристики, что и зрелые клетки, обнаруженные в организме, что делает их гораздо лучшими моделями для изучения возрастных заболеваний, таких как болезнь Паркинсона и Альцгеймера, а также для тестирования новых лекарств.В конце концов, этот метод может быть использован для создания зрелых нервных клеток для трансплантации пациентам с рядом нейродегенеративных заболеваний.Изучая, как формируются нервы у развивающихся головастиков, исследователи из Кембриджского университета смогли определить способы ускорения клеточных процессов, с помощью которых созревают нервные клетки человека.
Результаты сообщаются в выпуске журнала Development от 27 мая.Стволовые клетки — это наши главные клетки, которые могут развиваться практически в любой тип клеток в организме.
Внутри стволовой клетки есть механизмы, которые говорят ей, когда делиться, а когда прекращать деление и трансформироваться в другой тип клеток, процесс, известный как дифференцировка клеток. Несколько лет назад исследователи определили, что группа белков, известных как факторы транскрипции, которые обнаружены во многих тканях по всему телу, регулируют оба механизма.Совсем недавно было обнаружено, что, добавляя эти белки к клеткам кожи, они могут быть перепрограммированы с образованием других типов клеток, включая нервные клетки.
Эти клетки известны как индуцированные нейроны или iN-клетки. Однако этот метод генерирует небольшое количество клеток, а те, которые производятся, не являются полностью функциональными, что является требованием для того, чтобы быть полезными моделями заболевания: например, нейроны коры при инсульте или двигательные нейроны при заболевании двигательных нейронов.Кроме того, при возрастных заболеваниях, таких как болезнь Паркинсона и Альцгеймера, которые поражают миллионы людей во всем мире, зрелые нервные клетки, обладающие теми же характеристиками, что и обнаруженные в организме, имеют решающее значение для лучшего понимания болезни и, в конечном итоге, для определения наилучших способ лечить это.
«Когда вы перепрограммируете клетки, вы, по сути, конвертируете их из одной формы в другую, но часто клетки, которые вы получаете, выглядят так, как будто они происходят из эмбрионов, а не выглядят и действуют как более зрелые взрослые клетки», — сказала д-р Анна Филпотт из Департамента. онкологии, руководивший исследованием. «Чтобы лучше понять такие болезни, как болезнь Альцгеймера, мы должны иметь возможность работать с клетками, которые выглядят и ведут себя так же, как у пожилых людей, у которых развилось заболевание, поэтому производство большего количества« взрослых »клеток после перепрограммирования действительно важный."Манипулируя сигналами, которые факторы транскрипции посылают клеткам, доктор Филпотт и ее сотрудники смогли способствовать дифференцировке и созреванию клеток даже при наличии противоречивых сигналов, которые заставляли клетку продолжать деление.Когда клетки делятся, факторы транскрипции модифицируются путем добавления молекул фосфата, процесса, известного как фосфорилирование, но это может ограничивать то, насколько хорошо клетки могут превращаться в зрелые нервы.
Однако, создавая белки, которые не могут быть модифицированы фосфатом, и добавляя их к клеткам человека, исследователи обнаружили, что они могут производить нервные клетки, которые были значительно более зрелыми и, следовательно, более полезными в качестве моделей таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера.Кроме того, очень похожие механизмы контроля белка действуют для созревания важных клеток в других тканях, таких как островки поджелудочной железы, тип клеток, которые не могут эффективно функционировать при диабете 2 типа.
Помимо создания более зрелых нервов, лаборатория доктора Филпотта теперь использует аналогичные методы для улучшения функции инсулин-продуцирующих клеток поджелудочной железы для будущих терапевтических применений.«Мы обнаружили, что вы не только должны думать о том, как запустить процесс дифференциации стволовых клеток, но также должны думать о том, что вам нужно сделать, чтобы дифференциация завершилась — мы можем многому научиться у как клетки в развивающихся эмбрионах справляются с этим », — сказал д-р Филпотт.