(Medical Xpress) – Полностью зрелые клетки печени лабораторных мышей были преобразованы непосредственно в функциональные нейроны исследователями из Медицинской школы Стэнфордского университета. Переключение было выполнено с введением всего трех генов и не требовало, чтобы клетки сначала переходили в плюрипотентное состояние. Впервые показано, что клетки переходят от одного принципиально отличного типа ткани к другому.
Это достижение расширяет предыдущие исследования той же группы, которые показали в 2009 году, что можно напрямую трансформировать фибробласты мыши или клетки кожи в нейроны.
?? Эти клетки печени однозначно пересекают границы тканевого типа, чтобы стать полностью функциональными нервными клетками, ?? сказал Мариус Верниг, доктор медицины, доцент кафедры патологии и член Стэнфордского института биологии стволовых клеток и регенеративной медицины. Еще более удивительно то, что эти клетки одновременно подавляют свой профиль экспрессии генов печени. Они не гибриды; они полностью меняют свою личность.??
Клетки вносят изменения, не становясь сначала плюрипотентными стволовыми клетками ?? долгое время считалось, что клетки должны обрести новую идентичность.
Верниг – старший автор исследования, опубликованного в сентябре. 29 в стволовой клетке. Докторант Самуэле Марро, доктор философии, является первым автором исследования.
Исследователи использовали метод, разработанный биоинженером из Стэнфорда Стивеном Квейком, доктором философии, для анализа профилей экспрессии генов отдельных гепатоцитов (клеток печени) и фибробластов, чтобы показать, что оба типа трансформированных клеток не только начинают выглядеть и действовать как настоящие нейроны, но и решительно. отключить почти все экспрессии генов, связанные с их прежними, очень разными идентичностями.
?? Это увлекательно ?? сказал Верниг. «Мы можем представить себе способы, которыми три введенных фактора могут стимулировать экспрессию нейронных генов, но как они также подавляют две совершенно не связанные донорские сети? клетки кожи и печени???
Понимание того, как работает это понижающее регулирование, поможет ученым и клиницистам определить, можно ли использовать эти так называемые трансдифференцированные клетки для получения дополнительной информации о заболеваниях или даже для безопасного использования в терапии человека. Было бы нехорошо, например, если бы новообразованные нейроны снова начали экспрессировать белки кожи или печени. Это также может помочь исследователям понять процесс развития, во время которого клетки совершают определенные судьбы, а также отключают другие потенциальные пути.
Верниг и Марро начали исследовать, могут ли гепатоциты трансформироваться в нейроны, потому что фибробласты, которые они впервые превратили в нейроны в 2010 году, представляют собой общеизвестно беспорядочную группу клеток. Фибробласты могут быть найдены практически в любом органе тела и содержат смесь типов клеток. Это сделало чрезвычайно трудным определить клетку-источник образовавшихся нейронов и точно выяснить, насколько велик скачок в развитии этих клеток.
Напротив, гепатоциты довольно однородны и четко определены. С точки зрения развития, они также находятся вдали от нейронов: гепатоциты возникают из одного из трех классов эмбриональной ткани, называемых энтодермой; нейроны из эктодермы. Оставшаяся ткань, мезодерма, по большей части зажата между двумя. Проще говоря: ваши внутренности в основном возникают из энтодермы, ваша нервная система и внешний слой вашей кожи из эктодермы, а соединительная ткань и мышцы – из мезодермы. Трансформация энтодермальных клеток в эктодермальные клетки – свидетельство мощи техники трансдифференцировки.
Чтобы осуществить трансформацию гепатоцитов, исследователи использовали вирус, чтобы ввести те же три гена, которые они использовали для фибробластов: Brn2, Ascl1 и Myt1l. Как и фибробласты, гепатоциты начали проявлять нейрональные характеристики в течение двух недель и экспрессировать нейрональные гены в течение трех недель. Одновременно клетки начали подавлять экспрессию специфичных для печени генов.
Марро и Верниг использовали сложную технику маркировки клеток, чтобы подтвердить, что новые нейроны действительно возникли из бывших клеток печени, и тесты динамической полимеразной цепной реакции Fluidigm для анализа паттернов экспрессии генов отдельных нейрональных клеток. Они обнаружили, что даже ?? правда ?? нейроны экспрессируют низкие уровни генов печени в виде транскрипционного шума. Однако недавно дифференцированные нейроны действительно экспрессировали несколько более высокие уровни тех же генов.
«Хотя программа донорских генов резко закрывается, есть некоторые остатки их прежней жизни, как своего рода воспоминания,» сказал Верниг. ?? Но подавляющее большинство экспрессируемых генов демонстрируют явное доминирование в программе нейрональной транскрипции.?? Кроме того, по словам Вернига, тот факт, что недавно полученные нейроны генерируют электрические сигналы и образуют соединения с другими нейронами, и что они не проявляют остаточной функции печени, указывает на то, что эта память не имеет функционального значения.