Poprzez eksponowanie komórek skóry na określoną kombinację molekuł kodujących komórki, naukowcom udało się przekształcić je w komórki mózgowe, które zachowują się jak komórki natywne.
Badanie jest niezwykłe, ponieważ w przeciwieństwie do wielu technik konwersji komórek, komórki nie powróciły najpierw do stadium komórek macierzystych – przekształciły się bezpośrednio w komórki mózgowe – unikając w ten sposób ryzyka wytworzenia wielu innych typów komórek.
Badanie jest wyjątkowe, ponieważ zespół zdołał przeprogramować komórki skóry, aby stały się szczególnym rodzajem komórki mózgowej, a nie szeregiem komórek mózgowych.
Pisząc w czasopiśmie, naukowcy z WashingtonUniversity School of Medicine w St. Louis (WUSTL), MO, opisali, w jaki sposób wykorzystali szczególną kombinację mikroRNA i czynników transkrypcyjnych, aby przeprogramować komórki skóry do określonego typu komórki mózgowej, znanej jako neurony średnioszlachetne.
Średnie neurony kolczaste, które wyprodukowały – które przetrwały co najmniej 6 miesięcy po wstrzyknięciu myszom – są ważne dla kontrolowania ruchu i są głównym typem dotkniętym chorobą Huntingtona.
Choroba Huntingtona jest dziedziczną chorobą genetyczną, która powoduje mimowolne zmiany i stopniowe obniżanie zdolności umysłowych. Pacjenci z chorobą, która zwykle rozpoczyna się w wieku średnim, mogą żyć 20 lat po wystąpieniu objawów, chociaż stopniowo się pogarszają.
Przeliczone komórki wykazały właściwości natywnych komórek
Starszy autor dr Andrew S. Yoo, profesor nadzwyczajny ds. Badań rozwojowych w WUSTL, twierdzi, że nowe komórki nie tylko przetrwały w mysim mózgu, ale także wykazywały właściwości podobne do komórek natywnych:
„Wiadomo, że komórki te przenikają projekcje do pewnych obszarów mózgu. Odkryliśmy, że przeszczepione komórki ludzkie są również połączone z tymi odległymi celami w mózgu myszy, co jest przełomowym punktem w tej pracy.”
Ponieważ w badaniu wykorzystano dorosłe ludzkie komórki skóry – a nie komórki myszy lub komórki ludzkie na wcześniejszym etapie rozwoju – zespół, który wierzy, że praca wykazuje potencjał do wykorzystania własnych komórek pacjentów w regeneratywnej medycynie. Jest to ważne, ponieważ terapie mogą łatwo korzystać z terapii, a także uniknąć problemu odrzucenia immunologicznego.
Do ich badań dr Yoo i współpracownicy wyhodowali komórki skóry w środowisku, które naśladuje komórki mózgu. W poprzedniej pracy odkryli już, że eksponujące komórki skóry na dwie małe cząsteczki RNA zwane miR-9 i miR-124 mogą przekształcić je w różne typy komórek mózgowych.
Chociaż nadal próbują dokładnie określić, co się dzieje, theteam wierzy, że dwie małe cząsteczki RNA otwierają ściśle upakowane komórki DNA, które zawierają instrukcje do tworzenia komórek mózgowych, umożliwiając włączenie genów do ich rozwoju i funkcji.
Po udowodnieniu, że ekspozycja na te małe cząsteczki RNA przekształca komórki skóry w mieszaninę komórek mózgowych, zespół zaczął dostrajać chemiczne sygnały. Zrobili to, dodając cząsteczki zwane czynnikami transkrypcyjnymi, o których wiedzieli już, że są obecne w części mózgu, w której występują obfite neurony o średnim stężeniu.
Czynniki transkrypcyjne prowadzą do tego, że komórki stają się specyficznym typem
Współtwórca pierwszego dzieła, Matheus B. Victor, absolwent neurologii, twierdzi, że małe molekuły RNA „robią ciężki lifting” i:
„Aktywują komórki skóry, by stały się neuronami, a czynniki transkrypcyjne, które dodamy, prowadzą komórki skóry, by stały się specyficznym podtypem, w tym przypadku neurony o średniej wielkości kolczystokuliny. Uważamy, że moglibyśmy produkować różne typy neuronów poprzez zamianę różnych czynników transkrypcyjnych.”
Zespół wykazał również, że gdy komórki skóry są narażone na same czynniki transkrypcyjne, bez małych cząsteczek RNA, komórki skóry nie ulegają konwersji.
Zespół przeprowadził również szeroko zakrojone testy, aby wykazać, że nowe komórki mózgowe mają cechy charakterystyczne dla natywnych średnich neuronów kolczastych. Wykazywały właściwe geny dla ich określonego typu i nie eksprymowały genów dla innych typów neuronów.
A po przeszczepieniu mózgu myszy przekształcone komórki patrzyły jak natywne, średnie neurony kolczaste i zachowywały się tak jak one.
Zespół wykorzystuje teraz komórki skóry od pacjentów z chorobą Huntingtona i przekształca je w neurony średnio-kolczaste, stosując nowe podejście. Planują również wstrzyknąć komórki myszom z chorobą.
Badanie zostało sfinansowane przez różne instytucje, w tym National Institutesof Health (NIH).
