Всего за три недели ученые создали миелин- продуцирующие клетки, называемые олигодендроцитами , из плюрипотентных стволовых клеток, полученных от пациентов с рассеянным склерозом (РС) и боковым амиотрофическим склерозом (БАС).
Они также продемонстрировали, что эти лабораторные олигодендроциты способны вырабатывать миелин — жировое вещество, которое обычно оборачивается вокруг окончаний нейронов, чтобы защитить их и разрушается в ходе рассеянного склероза — при трансплантации в мозг модели мыши.
По словам исследователей, эти специализированные лабораторные клетки обладают теми же свойствами и возможностями, что и клетки человеческого мозга, и поэтому могут использоваться в качестве платформы для открытия новых методов лечения, способствующих миелинизации, а также в качестве клеточной модели болезни.
«До сих пор никто не разработал никакого лечения, которое обращало бы вспять потерю миелина и [олигодендроцитов] у этих пациентов, вероятно потому, что не было подходящей платформы для изучения этих явлений», — сказал Хуан Антонио Гарсия-Леон, доктор философии в пресс-релизе . Гарсия-Леон — научный сотрудник Университета Малаги , Испания, и первый автор исследования.
Протокол эксперимента по созданию этих клеток был подробно описан в исследовании « Генерация олигодендроцитов и создание полностью человеческой миелинизирующей платформы из плюрипотентных стволовых клеток человека », опубликованном в журнале Nature Protocols .
У пациентов с нейродегенеративными расстройствами, такими как рассеянный склероз, часто наблюдается потеря олигодендроцитов — высокоспециализированных нервных клеток, которые отвечают за выработку миелина в центральной нервной системе (ЦНС, головной и спинной мозг).
Отсутствие олигодендроцитов может привести к нехватке миелина в ЦНС, что является одним из ключевых признаков рассеянного склероза. Кроме того, потеря этих специализированных клеток, которые, как известно, поддерживают метаболические потребности нейронов, может нарушать метаболизм нейронов и способствовать возникновению и прогрессированию БАС.
«Наши знания и понимание биологии [олигодендроцитов] в условиях болезни ограничены, вероятно, отчасти потому, что доступные модели на животных плохо воспроизводят некоторые… специфические особенности этих заболеваний», — пишут исследователи.
Кроме того, «плохой доступ к первичной олигодендроглии человека и трудности с поддержанием и размножением этих клеток… затруднили исследования в этой области», — добавили они.
Теперь исследователи описали метод, который позволил им быстро и эффективно создавать олигодендроциты в лабораторной посуде из восьми различных линий плюрипотентных стволовых клеток, полученных от человеческих доноров, в том числе четырех от пациентов с РС и БАС.
В качестве первого шага исследователи обрабатывали плюрипотентные стволовые клетки комбинацией факторов в течение примерно восьми дней, чтобы превратить их в клетки-предшественники олигодендроцитов.
Эти клетки-предшественники затем индуцировали к росту в зрелые олигодендроциты, заставляя их продуцировать SOX10, фактор транскрипции, который, как известно, способствует дифференцировке олигодендроцитов. (Факторы транскрипции — это белки, которые могут контролировать активность определенных генов.)
Примерно через 10 дней более 60% клеток продуцировали O4, маркер предшественников олигодендроцитов, которые находятся на пути к превращению в олигодендроциты. В этой подгруппе клеток около 20% также продуцировали основной белок миелина (MBP), маркер зрелых олигодендроцитов.
Исследователи также показали, что при трансплантации в мозг мышей, лишенных миелина, а также функциональной иммунной системы, лабораторные олигодендроциты способны вырабатывать миелин.
Вся процедура — от незрелых плюрипотентных стволовых клеток до зрелых олигодендроцитов — заняла приблизительно три недели (20–22 дня). По словам исследователей, этот протокол более быстрый и эффективный, чем предыдущие методы, которые обычно требуют от трех до шести месяцев для создания небольшого количества полностью зрелых олигодендроцитов.
«Таким образом, здесь мы представляем протокол для быстрой и эффективной генерации олигодендроцитов человека из практически бесконечного источника клеток, которые имеют функциональные свойства, аналогичные первичным олигодендроцитам, и могут быть использованы для оценки эффекта стратегий миелинизации и моделирования заболеваний», писали исследователи.
По словам Гарсиа-Леона, биотехнологическая компания уже внедрила этот новый метод в попытке разработать новые методы лечения, чтобы вернуть потерю миелина у пациентов с РС.
В настоящее время команда сотрудничает с другими группами исследователей, чтобы расширить применение нового протокола к другим заболеваниям.
