Ученые показали, как получить нейроны из кожи пациента

Все клетки многоклеточного организма развиваются из одной оплодотворенный яйцеклетки, и поэтому у них у всех ДНК почти совпадают. Но ведь клетки разные, например, нейроны головного мозга живут десятилетия, а клетки кожи — недели. Кажется, у них вообще нет ничего общего.

Такая специализация достигается как раз факторами транскрипции: ДНК во всех клетках одинаковые, но работающие гены у клеток разных типов — разные. Факторы как бы «заклеивают» некоторые гены, и эти гены перестают работать. Работают только те гены, которые нужны клеткам данного типа.

Японский ученый Синъя Яманака предложил особый механизм, который как бы снимает со взрослых специализированных клеток «наклейки на генах», гены начинают работать клетки превращаются в стволовые мультипотентные клетки, то есть в такие, в которых можно по-другому «заклеить» гены и получить клетки самых разных типов, например, этот процесс может превратить клетки кожи в нейроны мозга. Синъя Яманака получил за эту работу Нобелевскую премию.

Сама возможность перепрограммирования вдохновила множество исследований. Действительно, если все так, то можно здоровыми клетками пациента заменить его больные клетки и вылечить множество болезней. Но потом выяснить, что такие перепрограммированные клетки неполноценны. Они часто деградируют и становятся источником рака. Значит что-то здесь не так.

В новой работе команда предложила альтернативную теорию перепрограммирования клеток. Ученые утверждают, можно перепрограммировать друг в друга далеко не всякие взрослые клетки. Исследование опубликовано в журнале Stem Cell Reports.

Нервный гребень — это совокупность клеток у позвоночных, выделяющихся из краевых отделов нервного желобка во время его замыкания в нервную трубку на стадии эмбриона. Они играют важную роль при формировании нервной трубки у зародыша. Во взрослом организме их можно найти, например, под волосяным фолликулом в коже.

Ученые предположили, что именно клетки нервного гребня генетически предрасположены к развитию в нейроны, поскольку многие типы клеток в коже происходят из того же слоя клеток в эмбрионе, что и нейроны: эктодермального зародышевого слоя. Эктодерма — это самый внешний из трех слоев клеток, которые образуются в процессе эмбрионального развития.

К проведению исследования команду подтолкнул их собственный вопрос о том, насколько гибкой является идентичность клетки, то есть, правда ли, что используя факторы транскрипции (например, знаменитый коктейль Яманака) любую клетку можно превратить в любою?

Ученые предположили, что клеточное перепрограммирование может происходить только когда обе клетки происходят из одного и того же зародышевого слоя, поэтому клетки нервного гребня превратить в нейроны мозга можно, а, например, клетки печени превратить в полноценные здоровые нейроны не удастся.

Джастин Блэр-Хики, первый автор исследования говорит: «Мы поставили перед собой задачу продемонстрировать, что идентичность клетки гораздо более определенна и стабильна, чем предполагает теория клеточного перепрограммирования. Нет, мы не нашли клетки кожи, которые можно перепрограммировать в нейроны, но на самом деле мы обнаружили в коже стволовые клетки, которые происходят из того же источника, что и нейроны».

Стволовые клетки нервного гребня встречаются по всему телу, в том числе в коже, костях и соединительной ткани. Их распространение по всему организму, способность перепрограммироваться во многие типы клеток и доступность для сбора в коже делает их потенциальным кандидатом на трансплантацию стволовых клеток для лечения многих заболеваний.

Работа очень важна. Она показала, почему «лечение стволовыми клетками» помогает редко, но ученые еще и показали в каком направлении надо двигаться, чтобы перепрограммирование клеток действительно работало.