Преобразувањето на еден тип на клетка во друг, на пример, клетка на кожата во неврон, може да се постигне преку процес кој бара клетката на кожата да се индуцира во плурипотентна матична клетка, а потоа да се диференцира во неврон. Истражувачи од МИТ сега смислија поедноставен процес кој ја заобиколува фазата на матични клетки, претворајќи ја клетката на кожата директно во неврон.
Работејќи со клетки на глувче истражувачите развиле метод на конверзија кој е многу ефикасен и може да произведе повеќе од 10 неврони од една клетка на кожата. Доколку се реплицира во човечки клетки, овој пристап може да овозможи создавање на големи количини на моторни неврони, кои потенцијално би можеле да се користат за лекување на пациенти со повреди на ‘рбетниот мозок или болести кои ја нарушуваат мобилноста.
Како прв чекор кон развивање на овие клетки како терапија истражувачите покажаа дека тие можат да генерираат моторни неврони и да ги имплантираат во мозокот на глувци, каде што се интегрираат со ткивото на домаќинот.
„Често еден од предизвиците во репрограмирањето е дека клетките можат да се заглават во средни состојби. Значи, ние користиме директна конверзија, каде што наместо да поминуваме преку посредник iPSC, одиме директно од соматска клетка до моторен неврон“, вели Кејти Галовеј, професорка по биомедицинско и хемиско инженерство и главен автор на два научни труда објавени во списанието Cell.
Нејзината истражувачка група и други веќе го покажаа овој тип на директна конверзија, но со многу ниски приноси, помалку од 1%. Во претходната работа Галовеј користел комбинација од шест фактори на транскрипција, плус два други протеини кои ја стимулираат клеточната пролиферација. Секој од тие осум гени бил доставен со користење на посебен вирусен вектор, што го отежнувало осигурувањето дека секој е изразен на правилно ниво во секоја клетка.
Во првиот од новите трудови Галовеј и нејзините студенти објавија начин како да го насочат процесот така што клетките на кожата може да се претворат во моторни неврони користејќи само три фактори на транскрипција, плус два гени кои ги водат клетките во состојба на висока пролиферација.
Користејќи клетки од глувче, истражувачите започнале со оригиналните шест фактори на транскрипција и експериментирале со нивно исфрлање еден по еден, додека не стигнале до комбинација од три, NGN2, ISL1 и LHX3, кои може успешно да ја завршат конверзијата во неврони.
Откако бројот на гени се намалил на три, истражувачите можеле да користат еден модифициран вирус за да ги испорачаат сите три, овозможувајќи им да се осигураат дека секоја клетка го изразува секој ген на правилно ниво.
Користејќи посебен вирус, истражувачите доставиле и гени кои го кодираат p53DD и мутирана верзија на HRAS. Овие гени ги принудуваат клетките на кожата да се делат многу пати пред да почнат да се претвораат во неврони, што овозможува многу поголем принос на неврони, околу 1.100 проценти.
Истражувачите, исто така, развијале малку поинаква комбинација на фактори на транскрипција, што им овозможи да ја извршат истата директна конверзија користејќи човечки клетки, но со помала стапка на ефикасност, меѓу 10 и 30 проценти. Овој процес трае околу пет недели, што е малку побрзо отколку прво да се конвертираат клетките во iPSC, а потоа да се претворат во неврони.
Откако истражувачите ја идентификувале оптималната комбинација на гени за испорака, тие почнале да работат на најдобрите начини за нивно доставување, што било во фокусот на друг труд за клеточниот систем.
Тие пробале три различни вируси за испорака и откриле дека ретровирус ја постигнал најефикасната стапка на конверзија. Намалувањето на густината на клетките кои се одгледуваат во садот, исто така, помогналл да се подобри севкупниот принос на моторните неврони. Овој оптимизиран процес, кој трае околу две недели во ќелиите на глувчето, постигна принос од повеќе од 1.000 проценти.
Работејќи со колегите од Универзитетот во Бостон, истражувачите потоа тестирале дали овие моторни неврони можат успешно да се вградат во глувци. Тие ги доставувале клетките до дел од мозокот познат како стриатум, кој е вклучен во моторната контрола и други функции.
По две недели, истражувачите откриле дека многу неврони преживеале и се чини дека формираат врски со други мозочни клетки. Кога се одгледувале во чинија, овие клетки покажале мерлива електрична активност и калциумска сигнализација, што укажува на способност за комуникација со други неврони. Истражувачите сега се надеваат дека ќе ја истражат можноста за имплантација на овие неврони во ‘рбетниот мозок.
Тимот на МИТ, исто така, се надева дека ќе ја зголеми ефикасноста на овој процес за конвертирање на човечки клетки, што би можело да овозможи создавање на големи количини на неврони кои би можеле да се користат за лекување на повреди на ‘рбетниот мозок или болести кои влијаат на моторната контрола, како што е АЛС.
(MIT)
(фото: Britannica)
