Группа ученых из Швеции, Австрии и США впервые продемонстрировала технику перепрограммирования астроцитов в нейроны с помощью вирусных векторов.

Техники трансплантации нейронов рассматриваются как перспективный способ лечения нейродегенеративных заболеваний, например болезни Паркинсона. Ее основными симптомами являются мышечная ригидность и тремор конечностей в результате разрушения дофаминовых нейронов черной субстанции. Дофамин — нейромедиатор, участвующий в обеспечении работы системы «вознаграждения» и когнитивных функций, а его дефицит повышает влияние базальных ядер, регулирующих движения, на кору мозга. По статистике, в настоящее время болезнью Паркинсона страдает порядка 10 миллионов человек, однако, несмотря на распространенность, универсальных методов ее лечения не существует.

В качестве основного при терапии болезни Паркинсона сейчас выступает препарат «Леводопа» — прекурсор дофамина, который, тем не менее, со временем теряет эффективность в связи с сокращением выработки синтезирующего дофамин фермента — декарбоксилазы ароматических L-аминокислот (DOPA). Помимо трансплантации ученые тестируют методы, позволяющие изменять работу собственных нейронов пациентов. Так, ранее американская компания Voyager Therapeutics провела очередную фазу клинических исследований генной терапии, которая заключается в доставке в нейроны больных гена DOPA и частичном восстановлении выработки фермента посредством вирусных векторов.

Схема перепрограммирования астроцита в нейрон / ©Pia Rivetti di Val Cervo et al., Nature Biotechnology, 2017

В новой статье сотрудники Каролинского института, Венского медицинского университета и других учреждений использовали вирусные векторы на основе лентивирусов для превращения астроцитов (клетки нейроглии) в дофаминовые нейроны. Путем введения микроРНК (miR218) и векторов, кодирующих три транскрипционных фактора (LMX1A, ASCL1 и NEUROD1), авторам удалось перепрограммировать человеческие астроциты — как «бессмертные», используемые в экспериментах, так и эмбриональные — in vitro. Затем процедуру повторили на мышах in vivo. Процесс перепрограммирования проходил за счет активации нескольких сигнальных путей клетки и изменения конфигурации хроматина.

Результаты показали, что эффективность введения векторов составляет 16 процентов: образованные таким образом дофаминовые нейроны справлялись со своей задачей. В частности, они экспрессировали транспортер нейромедиатора, которым не обладают астроциты, генерировали электрический потенциал и имели специфические факторы транскрипции и маркеры. При этом у мышей с моделью болезни после терапии улучшилась моторика — показатель отслеживали посредством компьютерных алгоритмов, которые анализировали поведение животных, в том числе перемещения на беговых дорожках. В дальнейшем авторы намерены испытать технику на взрослых человеческих астроцитах.

Подробности исследования опубликованы в журнале Nature Biotechnology.

Ранее немецкие специалисты представили методику перепрограммирования гепатоцитов в рамках терапии сахарного диабета 1 типа. Превратить клетки печени в клетки поджелудочной железы удалось, повысив экспрессию гомеобоксного белка TGIF2.