Перепрограммирование нейронов поможет бороться с болезнью Паркинсона

Шведские ученые научились с помощью вирусных векторов перепрограммировать нейроны, впервые превращая их из астроцитов в дофаминовые нейроны. В дальнейшем это может позволить бороться с болезнью Паркинсона. Исследование опубликовано в Nature Biotechnology.

Люди, страдающие болезнью Паркинсона, испытывают проблемы с движением из-за разрушения в черной субстанции мозга нейронов, синтезирующих дофамин — нейромедиатор, ответственный за систему «вознаграждения» мозга и играющий роль в обеспечении когнитивной деятельности. Недостаточная выработка дофамина увеличивает влияние базальных ганглиев на кору головного мозга, что приводит к возникновению тремора и мышечной ригидности. Это медленно прогрессирующее хроническое заболевание, характерное для пожилых людей. В данный момент им страдает около 10 миллионов людей, это второе по распространенности нейродегенеративное заболевание после болезни Альцгеймера.

На данный момент средств полного излечения от болезни не существует. Основным лекарственным средством для ее лечения является леводопа — предшественник дофамина, теряющий со временем свою эффективность из-за снижения выработки декарбоксилазы ароматических L-аминокислот (ДКАА) — фермента, который синтезирует дофамин из леводопы. Болезнь Паркинсона также лечат пересадкой эмбриональных нейронов или пытаясь изменить работу собственных. Раньше мы уже рассказывали о клинических испытаниях компании Voyager Therapeutics, в ходе которых в мозг испытуемых вводили вирусные векторы, доставляющие в нейроны ген ДКАА и частично восстанавливающие синтез фермента.

В новом исследовании вирусные векторы, созданные на основе лентивирусов, позволили полностью перепрограммировать работу других клеток и заставить их встать на замену неработающим. Ученые превращали астроциты (нейроглиальные клетки звездчатой формы) в дофаминовые нейроны. С помощью введения в клетки вирусных векторов, кодирующих три транскрипционные фактора (NEUROD1, ASCL1 и LMX1A) и микроРНК miR218, ученым удалось перепрограммировать человеческие астроциты in vitro, причем как культуру «бессмертных» астроцитов, с которыми часто работают в экспериментальных условиях, так и первичные эмбриональные астроциты. После этого успешно перепрограммировали и мышиные астроциты, уже in vivo. Процесс превращения в дофаминовые нейроны происходил за счет изменения конфигурации хроматина и активации нескольких ключевых сигнальных путей клетки (TGFβ, Shh и Wnt).

Эффективность внедрения вирусных векторов составила до 16 процентов, и полученные дофаминовые нейроны успешно выполняли свою работу. Так, они экспрессировали транспортер дофамина, которого нет у обычных астроцитов, а также демонстрировали наличие специфических маркеров и транскрипционных факторов и были способны генерировать электрический потенциал, а их биофизические характеристики соответствовали параметрам дофаминовых нейронов. У мышей по результатам эксперимента наблюдались улучшения моторики движения, что отслеживали с помощью компьютерных программ, анализирующих поведение мышей, в том числе их перемещение на беговых дорожках.

Следующий важный этапом, полагают ученые, будет повышение эффективности перепрограммирования нейронов и работа со взрослыми астроцитами человеческого мозга, а также разработка технологии, позволяющей селективно воздействовать на в мозг человека in vivo.

Анна Казнадзей

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Безумие в наследство — 2

Как развитие технологий позволило нащупать «топологическое решение» загадки шизофрении

Шизофрения — одна из самых загадочных и сложных болезней человека. Уже более ста лет ученые пытаются понять причины ее возникновения и найти ключ к терапии. Пока эти усилия не слишком успешны: до сих пор нет ни препаратов, которые могли ли бы ее по-настоящему лечить, ни даже твердого понимания того, какие молекулярные и клеточные механизмы ведут к ее развитию. О том, как ученые бьются с «загадкой шизофрении» мы уже неоднократно писали: сначала с точки зрения истории психиатрии, затем с позиции классической генетики (читателю, который действительно хочет вникнуть в суть проблемы, будет очень полезно сначала прочитать хотя бы последний текст). На этот раз наш рассказ будет посвящен новым молекулярно-биологическим методам исследования, которые появились в распоряжении ученых буквально в последние несколько лет. Несмотря на сырость методик и предварительность результатов, уже сейчас с их помощью получены важнейшие данные, впервые раскрывающие механизм шизофрении на молекулярном уровне.