Нейральные стволовые клетки могут делать многое, но не все. Например, клетки головного или спинного мозга, как правило, происходят не из нейральных стволовых клеток периферической нервной системы, а клетки периферической нервной системы невозможно получить из стволовых клеток головного мозга. Однако ученым из Института изучения головного мозга Макса Планка (Max Planck Institute for Brain Research) во Франкфурте и Института иммунологии и эпигенетики Макса Планка (Max Planck Institute of Immunobiology and Epigenetics) во Фрайбурге удалось получить клетки центральной нервной системы из нейральных стволовых клеток периферической нервной системы. Они установили, что в определенных условиях стволовые клетки периферической нервной системы трансформируются в олигодендроциты – клетки, образующие миелиновые оболочки нервов как головного, так и спинного мозга.

Нервная система млекопитающих состоит из центрального (головной и спинной мозг) и периферического (например, нервы и сенсорные ганглии) отделов. Хотя эти отделы очень тесно взаимосвязаны, они отличаются анатомически и представлены разными типами клеток. Клеточные типы периферической нервной системы происходят от клеток-предшественников эмбриона, называемых нервным гребнем. До настоящего времени считалось, что стволовые клетки нервного гребня могут дифференцироваться в нейроны и глиальные клетки периферической нервной системы (ПНС), но не в клетки центральной нервной системы (ЦНС).

Вид клеток, в который дифференцируются стволовые клетки нервного гребня, четко определяется условиями окружающей микросреды. Подвергнув стволовые клетки периферической нервной системы эмбрионов и новорожденных мышей воздействию различных условий, немецкие ученые вместе со своими французскими коллегами показали, что при изменении условий эти стволовые клетки могут дифференцироваться и в клетки центральной нервной системы. Кроме нейронов стволовые клетки нервного гребня развивались в различные типы глиальных клеток ЦНС, включая олигодендроциты и астроциты.

«Культуральная среда перепрограммирует стволовые клетки нервного гребня таким образом, что они изменяют свою идентичность. Это работает без генетической модификации клеток», – объясняет Герман Рорер (Hermann Rohrer) из Института изучения головного мозга Макса Планка.

Факторы культуральной среды четко активировали различные генетические программы, и из стволовых клеток развивались клетки, которые обычно из них не развиваются. Ученые пока еще не понимают, какие именно факторы играют здесь свою роль. Однако есть некоторые основания полагать, что в эту трансформацию вовлечен фактор роста фибробластов (fibroblast growth factor, FGF).

В мозге мышей на различных стадиях его развития перепрограммированные стволовые клетки в большинстве случаев развивались в олигодендроциты, образующие миелиновую оболочку вокруг нейронов ЦНС и, следовательно, необходимые для передачи электрических сигналов. Эксперименты по трансплантации, проведенные исследователями на генетически модифицированных мышах, не способных синтезировать миелин и имеющих серьезнейшие неврологические дефекты, доказали, что эту задачу могут взять на себя новые олигодендроциты.

Трансплантация перепрограммированных нейральных стволовых клеток в головной мозг генетически
модифицированных мышей, не способных синтезировать миелин. Стволовые клетки
дифференцировались в олигодендроциты (зеленые), образующие миелин (красный).
(Фото: © MPI für Hirnforschung)

«Перепрограммированные стволовые клетки могут дифференцироваться в клетки центральной нервной системы, и эти новые клетки могут постоянно интегрироваться в эту систему», – говорит Вердон Тейлор (Verdon Taylor) из Института иммунологии и эпигенетики Макса Планка.

Пока еще не ясно, в какой степени новые фундаментальные открытия будут способствовать развитию клеточной терапии. Это требует того, чтобы, во-первых, подобные стволовые клетки присутствовали и были доступны в ПНС человека и, во-вторых, чтобы их можно было бы размножить и перепрограммировать в культуре.

«На сегодняшний день мы знаем только то, что у мышей эти стволовые клетки имеют потенциал дифференцироваться в олигодендроциты», – признает Герман Рорер.

Ученые планируют более подробно изучить, какие молекулярные механизмы ответственны за перепрограммирование этих стволовых клеток, присутствуют ли стволовые клетки нервного гребня в периферической нервной системе взрослых мышей и какие условия необходимы для их перепрограммирования.

Аннотация к статье

Peripheral Nervous System Progenitors Can Be Reprogrammed to Produce Myelinating Oligodendrocytes and Repair Brain Lesions