Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) opracowali przełomową metodę, która pozwala na przekształcanie komórek skóry bezpośrednio w neurony ruchowe. Co więcej, technika ta jest niezwykle wydajna – z jednej komórki skóry uzyskuje się aż dziesięć neuronów. Jeśli wyniki uda się powtórzyć na ludzkich komórkach, może to otworzyć drogę do nowych terapii leczenia urazów rdzenia kręgowego oraz chorób neurodegeneracyjnych, takich jak stwardnienie zanikowe boczne (ALS).
Nowa technologia może zrewolucjonizować medycynę regeneracyjną
Dotychczasowe metody pozyskiwania neuronów z komórek skóry opierały się na pośrednim etapie przekształcania ich w indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (iPSC). Choć technika ta umożliwia uzyskanie neuronów, jest czasochłonna i obarczona wysokim ryzykiem niepowodzenia – wiele komórek nie ulega pełnej transformacji.
Zespół prof. Katie Galloway postanowił pominąć ten etap i zastosował bezpośrednią konwersję komórek skóry w neurony ruchowe.
Często jednym z wyzwań w procesie przeprogramowywania komórek jest to, że mogą one utknąć w stanach pośrednich – wyjaśnia prof. Galloway. Dlatego stosujemy bezpośrednią konwersję, w której zamiast przechodzić przez etap pośredni iPSC, przekształcamy bezpośrednio komórkę somatyczną w neuron ruchowy.
Minimalna liczba czynników, maksymalna skuteczność
Dotychczasowe próby zamiany komórek skóry w neurony ruchowe osiągały wydajność na poziomie zaledwie 1%, wymagając stosowania sześciu czynników transkrypcyjnych i dwóch białek. Dla każdej cząsteczki konieczne było użycie osobnego wirusa, co znacznie utrudniało cały proces.
Teraz badacze zmniejszyli liczbę wymaganych czynników do trzech kluczowych czynników transkrypcyjnych i dwóch genów pobudzających namnażanie komórek. Dzięki temu proces stał się znacznie bardziej efektywny.
Ponadto naukowcy zastosowali tylko dwa wirusy, zamiast wielu różnych, co uprościło procedurę i zwiększyło jej skuteczność.
Eksperymentalne testy na myszach – pierwsze sukcesy
Aby sprawdzić, czy uzyskane w ten sposób neurony są funkcjonalne, badacze we współpracy z Boston University przeszczepili je myszom do prążkowia – regionu mózgu odpowiedzialnego m.in. za kontrolę ruchu.
Po dwóch tygodniach eksperyment wykazał, że nowe neurony przetrwały i zaczęły tworzyć połączenia z innymi komórkami mózgu. Co więcej, hodowane w warunkach laboratoryjnych neurony wykazywały mierzalną aktywność elektryczną i sygnalizację wapniową, co oznacza, że były one zdolne do komunikacji z innymi neuronami.
Potencjalne zastosowania kliniczne – nadzieja dla pacjentów z chorobami neurologicznymi
Kolejnym krokiem dla naukowców będzie próba przeszczepiania tych neuronów do rdzenia kręgowego. Badacze liczą na to, że w przyszłości ich technologia będzie mogła być wykorzystywana w leczeniu pacjentów z urazami rdzenia oraz chorobami neurodegeneracyjnymi.
Udało nam się osiągnąć wydajność, która pozwala nam zadawać pytania o to, czy te komórki mogą być realnymi kandydatami do terapii, i mamy nadzieję, że tak właśnie jest. To pokazuje, dokąd mogą nas zaprowadzić tego typu technologie przeprogramowywania komórek – mówi prof. Galloway.
Już teraz trwają badania kliniczne wykorzystujące neurony pochodzące z iPSC do leczenia ALS (stwardnienia zanikowego bocznego). Jeśli metoda opracowana przez MIT okaże się skuteczna również dla ludzkich komórek, mogłoby to znacząco zwiększyć dostępność terapii komórkowych oraz przyspieszyć ich rozwój.
Źródło:
- Massachusetts Institute of Technology
