Ученые Массачусетского технологического института разработали способ преобразования клеток кожи непосредственно в клетки , что стало потенциально крупным прорывом в области регенеративной медицины. Трансформация протекает чрезвычайно эффективно, без необходимости проходить промежуточный этап преобразования в плюрипотентные стволовые клетки.
Регенеративная медицина и стволовые клетки
Раньше производство партии стволовых клеток для лечения болезней или травм включало в себя их этичный сбор из эмбриональной ткани. Но в 2006 году японские ученые нашли способ вернуть созревшие клетки обратно в состояние стволовых. Клетки, которых «откатили до стартовых условий», стали называть индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSC). И их снова можно вырастить до состояния клеток любого типа ткани: сердца, легкого, печени, и т.д. В частности, вот один из наглядных примеров восстановления стволовых клеток мозга.
Однако это открытие, удостоенное Нобелевской премии, не идеально. Во-первых, большая часть клеток может застрять на промежуточных стадиях, что снижает эффективность метода. В первоначальном исследовании менее 0,1% клеток прошли весь путь. За последние 20 лет этот показатель был улучшен и некоторые методы приближаются к 100% эффективности.
Теперь ученые из Массачусетского технологического института нашли способ убрать посредника, минуя этап отката к стволовым клеткам и переходя напрямую от одного типа клеток к другому. Что еще лучше, эффективность метода более 1000%. Другими словами, из одной исходной клетки вы получаете 10 или более целевых клеток.
Уход от ошибок прошлого и перепрограммирование клеток
Первоначальный процесс строится на наборе из четырех генов, которые кодируют белки, называемые факторами транскрипции. Если эти гены загрузить на вирусные векторы и доставить их к клеткам кожи, то клетки кожи трансформируются iPSC.
В этот раз ученые экспериментировали с шестью факторами транскрипции, пробуя разные комбинации, чтобы найти наименьшее количество факторов, которое все еще может быть достаточно эффективным. После проб и ошибок они определили комбинацию из трех элементов: NGN2, ISL1 и LHX3, которые выполнили полное преобразование.
Использование только этих трех элементов и одного вирусного вектора позволили правильной дозировке достичь каждой клетки. Используя второй вирус, команда доставила два других гена, которые заставляют клетки начать пролиферацию.
Если бы вы экспрессировали факторы транскрипции на действительно высоком уровне в непролиферативных клетках, то скорость перепрограммирования была бы очень низкой, но гиперпролиферативные клетки более восприимчивы. Это как будто их сперва зарядили для конверсии, а затем повысили их восприимчивость к уровням факторов транскрипции.
Со слов исследователей.
Вполне может случиться, что технология будет использована для выращивания следующего поколения нейронов, на которых работают бионические компьютеры.
Практическое применение перепрограммированных клеток
Команда протестировала технологию, преобразовав клетки кожи мышей в двигательные нейроны. И, конечно же, результат был эффективен на 1000%. Было обнаружено, что созданные двигательные нейроны генерируют электрическую активность и кальциевую сигнализацию, что указывает на их функциональность. В последующих тестах нейроны были пересажены в живых мышей, где они образовали связи с другими клетками .
Версия этой технологии выращивания была также разработана для человеческих клеток, хотя на данном этапе эффективность менее впечатляющая — от 10 до 30%. Тем не менее, это лучшая отправная точка, чем 0,1% оригинального метода, а работа над повышением эффективности идет полным ходом.
Если технология будет создана, то первым применением станет выращивание новых нейронов для пациентов с такими заболеваниями, как БАС, для улучшения их двигательного контроля. После этого метод может быть потенциально распространен и на другие типы клеток.
Как всегда, больше новостей на грани науки и фантастики – читайте в материалах сообщества Neural Hack. Подписывайтесь, чтобы не пропускать свежие материалы!
Автор: MisterClever
