Учeныe Сeвeрo-зaпaднoгo унивeрситeтa (Northwestern University), СШA, впeрвыe трaнсфoрмирoвaли чeлoвeчeскиe ствoлoвыe эмбриoнaльныe клeтки в вaжный тип нeйрoнoв, рaнняя гибeль кoтoрыx при бoлeзни Альцгеймера является основной причиной потери памяти.
Новая возможность перепрограммирования стволовых клеток и выращивания неограниченного количества человеческих нейронов даст ученым возможность быстро проводить тестирование препаратов для лечения этого нейродегенеративного заболевания, позволит изучить, почему погибают нейроны, и будет способствовать разработке методов трансплантации новых нейронов пациентам с болезнью Альцгеймера.
Статья об исследовании опубликована в журнале Stem Cells
Эти жизненно важные нейроны, называемые базальными холинэргическими нейронами переднего мозга, помогают гиппокампу извлекать из мозга воспоминания. Популяция таких нейронов в мозге относительно невелика, и их потеря оказывает быстрое и разрушительное воздействие на способность к запоминанию.
«Теперь, когда мы знаем, как получить эти клетки, мы можем изучить их в тканевой культуре и выяснить, что можно сделать, чтобы предотвратить их гибель», — говорит старший автор исследования доктор медицины Джек Кесслер (Jack Kessler), профессор кафедр неврологии и биологии стволовых клеток Школы медицины Фейнберга (Feinberg School of Medicine) Северо-западного университета.
Ведущим автором статьи является Кристофер Биссоннетт (Christopher Bissonnette), бывший докторант-невролог, который шесть лет проработал в лаборатории профессора Кесслера, пытаясь «взломать» генетический код стволовых клеток и получить нейроны.
«Этот метод получения нейронов позволяет вырастить в лаборатории почти бесконечное количество таких клеток, что даст другим ученым возможность изучить, почему при болезни Альцгеймера избирательно погибает именно эта клеточная популяция», — комментирует свое исследование Биссоннетт.
Возможность получения таких клеток означает, что исследователи смогут быстро протестировать тысячи различных препаратов, чтобы установить, какие из них могут сохранить клетки, когда те находятся в проблемной среде. Такой быстрый метод тестирования называется высокопроизводительным скринингом.
Кесслер и Биссоннетт продемонстрировали, что вновь полученные нейроны функционируют так же, как их прототипы. Они трансплантировали их в гиппокамп мышей и показали, что нейроны функционируют нормально. Клетки образовывали аксоны, или связующие волокна, проецирующиеся в структуры гиппокампа, и производили ацетилхолин, химическое вещество, необходимое гиппокампу для извлечения воспоминаний из других частей мозга.
В новом, еще не опубликованном исследовании, ученые разработали еще один метод получения нейронов. Они трансформировали клетки человеческой кожи в эмбриональные стволовые клетки (так называемые индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, iPS-клетки), а затем перепрограммировали их в нейроны.
Эти стволовые клетки и нейроны были получены из клеток кожи трех групп людей: пациентов с болезнью Альцгеймера, здоровых людей без семейного анамнеза Альцгеймера и здоровых людей с повышенной вероятностью развития этого нейродегенеративного заболевания из-за семейного анамнеза болезни Альцгеймера, вызываемой генетическими мутациями или неизвестными причинами.
«Это дает нам новый метод изучения больных клеток, полученных непосредственно от пациентов с болезнью Альцгеймера», — говорит профессор Кесслер. «Вот почему это особенно интересно».
Упорство Биссоннетта перед лицом зачастую разочаровывающих результатов питалось его детскими воспоминаниями об умирающем от болезни Альцгеймера деде.
«Я видел, как болезнь медленно и безжалостно разрушает его память и личность, и был бессилен помочь ему», — вспоминает Биссоннетт. «Это заставило меня стать ученым. Я хотел открыть новые методы лечения, чтобы обратить вспять повреждения, причиненные болезнью Альцгеймера. Моей целью было заставить человеческие стволовые клетки стать новыми здоровыми клетками, пригодными для замены, чтобы в один прекрасный день их можно было пересадить в мозг больного и помочь его памяти восстановиться».
Чтобы трансформировать стволовую клетку в холинэргический нейрон, Биссоннетту пришлось вырастить и протестировать миллионы клеток, ища пути, как включить определенную последовательность генов.
«Стволовая клетка обладает потенциалом стать практически любой клеткой организма, от клетки сердца до слоя кожи», — объясняет он. «Ее развитие обусловлено каскадом событий, которые медленно подталкивают ее к конечному клеточному типу».
