Учёные создалии новый способ трансформации клеток кожи в «старые» нейроны

Исследователи из Института биологических исследований Солка (Salk Institute for Biological Studies, США) научились выращивать из клеток кожи клетки мозга с характерными возрастными изменениями. Новая методика может использоваться для лечения болезней Паркинсона, Альцгеймера и других заболеваний, проявляющихся в старости. Результаты работы опубликованы 8 октября 2015 года в журнале Cell Stem Cell.

Новая методика позволит ученым изучать такие заболевания, как болезни Альцгеймера и Паркинсона, обусловленные возрастными изменениями в мозге человека. Исторически изучение биологических последствий старения человека проводилось на моделях животных — от плодовых мушек до лабораторных мышей. Особенно это актуально для тканей, которые очень сложно взять у живого человека в случае, например, мозга.
За последние несколько лет исследователи все чаще обращаются к стволовым клеткам для изучения различных заболеваний у человека.

Например, ученые могут взять клетки кожи пациентов и превратить их в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, которые обладают способностью стать любыми клетками в организме, в частности, превращаться в клетки головного мозга (нейроны) для дальнейшего изучения. Но этот процесс — даже при взятии клеток кожи у пожилого пациента — не гарантирует выращивания стволовых клеток со свойствами, проявляющимися при возрастных изменениях.

«В процессе изучения этих клеток было обнаружено, что происходит процесс перепрограммирования стволовых клеток в более молодые», — говорит Джером Мертенс (Jerome Mertens), научный сотрудник и ведущий автор этой статьи.

Эпигенетические подписи на зрелых клетках — паттерн химических меток на ДНК, которые определяют, какие гены экспрессируются. В процессе перепрограммирования (получения из клеток кожи стволовых клеток, а затем- нейронов) –эпигенетические подписи зрелых клеток преобразуются в метки, соответствующие молодым клеткам. Это создает трудности при изучении старения человеческого мозга, т.к. исследователи не могут создать в этом эксперименте зрелые клетки мозга.

Исследователи во главе с Мертенсом применили новую методику, непосредственно превращая клетки кожи в нейроны — создавая так называемые индуцированные нейроны.

«Несколько лет назад, исследователи показали, что это можно сделать, полностью минуя стадию получения стволовых клеток», говорит Мертенс.

Ученые собрали клетки кожи от 19 человек, в возрасте от рождения до 89 лет, и попытались получить клетки мозга как методом индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, так и методом прямой конверсии. Затем они сравнили картину экспрессии генов в полученных нейронах с нейронами, взятыми у умерших людей.

При использовании метода индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, как и ожидалось, химические маркеры в нейронах были неотличимы в образцах, полученных из тканей молодых и старых пациентов. Нейроны, созданные методом прямой конверсии, имели различную картину экспрессии генов в зависимости от того, были ли они получены из молодых доноров или пожилых людей.

«Нейроны имеют различия в зависимости от возраста донора,» говорит Мертенс. Таким образом, активность генов соответствовала возрасту пациента. Исследователи считают, что предложенная методика «прямого превращения» клеток в нейроны будет способствовать изучению природы старения головного мозга. Предполагается, что подобные зрелые клетки можно создавать и из клеток тканей печени и сердца.