Впервые ученые пересадили нервные клетки, полученные из кожи обезьяны, в мозг и наблюдали, как клетки развиваются в несколько типов зрелых клеток мозга, согласно авторам нового исследования в Cell Reports. Через шесть месяцев клетки выглядели совершенно нормально, и их можно было обнаружить только потому, что они первоначально были помечены флуоресцентным белком.
Поскольку клетки были получены из взрослых клеток в коже каждой обезьяны, эксперимент является доказательством принципа концепции персонализированной медицины, где лечение предназначено для каждого человека.
И поскольку клетки кожи не были «чужой» тканью, не было признаков отказа от иммунитета – потенциально серьезная проблема с пересадками клеток. «Когда вы смотрите на мозг, вы не можете сказать, что это прививка», – говорит старший автор Су-Чун Чжан, профессор нейронауки в Университете Висконсин-Мэдисон. «Структурно мозг хозяина выглядит как нормальный мозг; трансплантат можно увидеть только под флуоресцентным микроскопом ».
Марина Эмборг, адъюнкт-профессор медицинской физики UW-Madison и ведущий соавтор исследования, говорит: «Впервые я увидел в нечеловеческом примате, что трансплантированные клетки были настолько хорошо интегрированы, минимальная реакция. И через шесть месяцев, чтобы не видеть шрама, это была лучшая часть ».
Клетки были имплантированы обезьянам «с использованием современной хирургической процедуры», ориентированной на изображение МРТ, говорит Эмборг. Три макака-резуса, используемые в исследовании в Национальном исследовательском центре приматов Висконсина, имели поражение в области мозга, которое вызывает заболевание болезни Паркинсона, которое поражает до 1 миллиона американцев. Паркинсон вызван гибелью небольшого числа нейронов, которые делают дофамин, сигнальный химикат, используемый в мозге.
Трансплантированные клетки поступают из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPS-клеток), которые могут, подобно эмбриональным стволовым клеткам, превращаться в практически любую клетку в организме. iPS-клетки, однако, происходят от взрослых клеток, а не от эмбрионов.
В лаборатории клетки iPS превращались в клетки нейронных предшественников. Эти клетки промежуточной стадии могут дополнительно специализироваться на нейронах, несущих нервные сигналы, и глиальных клетках, которые выполняют многие функции поддержки и питания. Этот заключительный этап созревания произошел внутри обезьяны.
Чжан, который первым в мире вывел нейронные клетки из эмбриональных стволовых клеток, а затем iPS-клеток, говорит, что одним из ключевых достижений является точный контроль над процессом разработки. «Мы дифференцируем стволовые клетки только в нервные клетки. Это не помогло бы пересадить популяцию клеток, загрязненную неэвральными клетками ».
Другим положительным признаком было отсутствие каких-либо признаков рака, говорит Чжан – тревожный потенциальный результат трансплантации стволовых клеток. «Их внешний вид нормальный, и мы также использовали антитела, которые отмечают клетки, которые делятся быстро, как раковые клетки, и мы этого не видим. И когда вы смотрите на то, что стали клетками, они становятся нейронами с длинными аксонами [проводящими волокнами], как и следовало ожидать. Они также производят олигодендроциты, которые помогают создавать изолирующие миелиновые оболочки для нейронов, как и должны. Это означает, что они созревают правильно и не являются злокачественными ».
Эксперимент был разработан как доказательство принципа, говорит Чжан, который возглавляет группу, которая впервые использует iPS-камеры в Центре Waisman в кампусе UW-Madison. Исследователи не пересаживали достаточное количество нейронов, чтобы заменить допаминовые клетки в мозге, и поведение животного не улучшилось.
Чанг добавляет, что, несмотря на многообещающее, метод трансплантации далеко от клиники. «К сожалению, этот метод не может быть использован для оказания помощи пациентам до тех пор, пока не будет дан ответ на ряд вопросов: может ли эта трансплантация улучшить симптомы? Это безопасно? Шесть месяцев не хватает … И каковы побочные эффекты? Вы можете улучшить некоторые симптомы, но если это приведет к чему-то другому, тогда вы не решили проблему ».
Тем не менее, новое исследование представляет собой реальный шаг вперед, который может принести пользу людям, страдающим от нескольких заболеваний, – говорит Эмборг. «Принимая клетки от животного и возвращая их в новой форме к одному и тому же животному, это первый шаг к персонализированной медицине».
Потребность в лечении неуклонно, говорит Эмборг, отмечая, что каждый год у Паркинсона диагностируется 60 000 пациентов. «Я рад, что Фонд болезни Паркинсона рискнул стать основным спонсором этого небольшого исследования. Теперь мы хотим двигаться вперед и посмотреть, приведет ли это к реальному обращению за эту ужасную болезнь ».
«Это действительно первая в мире трансплантация iPS-клеток от нечеловеческого примата обратно в одно и то же животное, а не только в мозг», – говорит Чжан. «Я не видел, чтобы кто-то пересаживал перепрограммированные клетки iPS в кровь, поджелудочную железу или где-либо еще, в тот же примат. Это доказательство принципа принципа у приматов представляет собой надежду на персонализированную регенеративную медицину ».