Перепрограммируя клетки кожи в нервные клетки, исследователи из Каролинского института создают модели клеток человеческого мозга. В новом исследовании, опубликованном в журнале Molecular Psychiatry, исследователи описывают, чем клетки пациентов с тяжелой формой лиссэнцефалии отличаются от здоровых клеток. Метод может дать важные новые знания о трудноизучаемых врожденных заболеваниях.
Лиссэнцефалия – редкое врожденное заболевание, которое может быть вызвано, помимо других аномалий, мутацией гена DCX. Больные рождаются с серьезными нарушениями развития и гладким, а не складчатым мозгом.
Открытие возможности перепрограммировать специализированные клетки, такие как клетки кожи, чтобы обратить их развитие обратно в стволовые клетки, было награждено Нобелевской премией 2012 года. Полученные так называемые iPS-клетки (индуцированные плюрипотентные стволовые клетки) можно затем превратить в другие специализированные типы клеток.
Анна Фальк, доцент кафедры нейробиологии Каролинского института, использует эту технику для построения моделей клеток человеческого мозга. В настоящем исследовании ее команда взяла клетки кожи у пациентов с лиссэнцефалией и превратила их в iPS-клетки, которые они затем культивировали в особых условиях в нейрональные стволовые клетки и нейроны, которые являются копиями клеток головного мозга пациентов.
Изучая чашки для культивирования клеток, исследователи смогли наблюдать, как клетки пациентов вели себя и развивались от стволовых клеток до нервных клеток, и сравнить их с клетками здоровой контрольной группы. Они обнаружили, что больные клетки созревают намного медленнее, испускают более короткие проекции и гораздо менее подвижны.
"Уже известно, что DCX влияет на способность нейронов к миграции, но теперь мы можем показать, что DCX играет гораздо большую и более широкую роль в развитии мозга, чем это," говорит доктор Фальк. "Наша гипотеза заключается в том, что именно сопротивление поврежденных нервных клеток созреванию вызывает заболевание."
Поскольку не существует соответствующих животных моделей лизэнцефалии, метод перепрограммирования имеет важное значение для изучения патогенеза, лежащего в основе лизэнцефалии. В лаборатории доктора Фалька этот метод используется также для изучения других врожденных заболеваний, поражающих мозг, таких как аутизм и синдром Дауна. В будущих проектах исследователи надеются изучить, как больные клетки можно модифицировать, чтобы они действовали как здоровые.
"Общим для многих заболеваний развития является неспособность клеток мозга созревать с той же скоростью, что и у здоровых людей," говорит доктор Фальк. "Попытка повлиять на клетки так, чтобы они вели себя как здоровые клетки, – первый шаг к какой-то терапии этих заболеваний."
Исследование проводилось в сотрудничестве с больницей Каролинского университета, Уппсальским университетом, SciLifeLab и Институтом биологических исследований Солка в США. Он финансировался несколькими организациями, включая Шведский фонд стратегических исследований, Фонд Оке Виберга, Фонд Торе Нильсона, Фонды Жанссона, Фонд Тюринга и Шведский исследовательский совет, а также через схемы финансирования KID и SFO.