Репрессии одного белка в обычных фибробластах достаточны для непосредственного преобразования клеток, обильно обнаруженных в соединительных тканях, в функциональные нейроны. Результаты, которые могут иметь далеко идущие последствия для разработки новых методов лечения нейродегенеративных заболеваний, таких как Хантингтон, Паркинсон и Альцгеймер, будут опубликованы в Интернете до 17 января в журнале Cell.
В последние годы ученые резко повысили способность индуцировать плюрипотентные стволовые клетки, чтобы стать практически любой клеткой, что является важным шагом во многих разнообразных терапевтических усилиях. В новом исследовании основное внимание уделяется удивительной и исключительной роли PTB, РНК-связывающего белка, давно известного своей ролью в регуляции альтернативного сплайсинга РНК.
В экспериментах in vitro ученые из Калифорнийского университета, Медицины Сан-Диего и Университета Ухань в Китае описывают заметную регуляторную роль белка в петле обратной связи, которая также включает в себя микроРНК – класс малых молекул, которые модулируют экспрессию до 60 процентов генов у людей. Приблизительно 800 miRNAs были идентифицированы и охарактеризованы в различной степени.
Одна из этих miRNAs, известная как miR-124, специфически модулирует уровни PTB во время развития мозга. Исследователи обнаружили, что, когда различные типы клеток были истощены из ПТБ, они стали нейроподобными клетками или даже функциональными нейронами – неожиданным эффектом. Определенный ими белок функционирует в сложной петле, которая включает в себя группу транскрипционных факторов, названных REST, которая замалчивает экспрессию нейронных генов в не-нейронных клетках.
По словам главного исследователя Сян-Донг Фу, профессора клеточной и молекулярной медицины в Калифорнийском университете Сан-Диего, неизвестно, какой сигнал или сигналы нейронов включаются в петлю, что в принципе может произойти в любой точке круга. Но способность искусственно манипулировать уровнями ПТБ в клетках, побуждая их стать нейронами, предлагает мучительные возможности для ученых, ищущих новые методы лечения множества нейродегенеративных заболеваний.
По оценкам, в течение жизни каждый четвертый американцы будут страдать от нейродегенеративного заболевания, от болезни Альцгеймера и Паркинсона до рассеянного склероза и бокового амиотрофического склероза (болезнь Лу Герига).
«Все эти болезни в настоящее время неизлечимы. Существующие методы лечения направлены на то, чтобы просто пытаться сохранить нейроны или замедлить скорость дегенерации », – сказал Фу. «Люди работают с идеей замены потерянных нейронов с использованием эмбриональных стволовых клеток, но есть много проблем, включая проблемы, связанные с использованием чужой ДНК, и тот факт, что это очень сложный процесс с низкой эффективностью».
Фу объяснил, что REST выражается в клетках всюду, кроме нейронов. PTB сам по себе является мишенью miR-124, но также выступает в качестве перерыва для этой микроРНК для атаки на другие сотовые цели, которые включают REST, который отвечает за подавление miR-124.
В не-нейронных клетках REST удерживает miR-124 вниз, а PTB обеспечивает этот цикл обратной связи, но во время нейронной индукции индуцируется miR-124, что уменьшает PTB и без PTB как разрыв, REST демонтируется и без REST, производится дополнительное miR-124. Таким образом, этот цикл становится положительным сигналом вперед, который превращает не нейронные клетки в нейроны.
«Если мы научимся манипулировать PTB, который, как представляется, является своего рода основным регулятором, мы, возможно, в конечном итоге сумеем избежать некоторых из этих проблем, создав новые нейроны у пациентов, использующих собственные клетки, соседствующие с ухудшающимися нейронами», – сказал Фу.