Исследователям удалось генетически сконструировать стволовые клетки, чтобы они дифференцировались в большее количество специфических нейронов, продуцирующих дофамин, необходимых для эффективной клеточной терапии болезни Паркинсона. Этот метод также можно использовать для создания других типов клеток головного мозга для лечения ряда заболеваний.
При болезни Паркинсона (БП) дофаминергические нейроны черной субстанции, части среднего мозга, контролирующей движение, постепенно дегенерируют и умирают, что приводит к снижению уровня дофамина. При меньшем количестве дофамина миллионы нервных и мышечных клеток, необходимых для движения, не могут эффективно координировать свои действия, что приводит к тремору, ригидности и шаркающей походке, которые являются признаками заболевания. В настоящее время лечение БП сосредоточено на контроле симптомов, преимущественно используя лекарства для повышения уровня дофамина, что может вызывать проблемные побочные эффекты.
Терапия стволовыми клетками стала многообещающим методом лечения этого заболевания, используя недифференцированные клетки, которые развиваются в дофаминергические нейроны среднего мозга для замены поврежденных или утраченных, тем самым улучшая двигательный дефицит.
Однако эффективность терапии стволовыми клетками зависит от чистоты дофаминовых нейронов среднего мозга, полученных из стволовых клеток. Чистота и идентичность клеток имеют важное значение, поскольку, в отличие от лекарств, клетки могут сохраняться в организме на протяжении всей жизни. Современные методы дифференциации стволовых клеток могут давать разные результаты с точки зрения чистоты, но теперь исследователи из Датского научно-исследовательского института трансляционной нейронауки (DANDRITE) использовали генную инженерию, чтобы направить стволовые клетки к дифференцировке в дофаминергические нейроны, необходимые для лечения БП.
«Стволовые клетки обладают многообещающим потенциалом для лечения болезни Паркинсона путем трансформации в специфические нервные клетки», — сказал Марк Денхэм, автор исследования, описывающего новый метод исследователей. «Однако точность этого процесса преобразования представляет собой серьезную проблему для современных методов, что приводит к низкой чистоте».
Обращаясь к общему низкому выходу дофаминергических нейронов среднего мозга, который может возникнуть в результате дифференцировки стволовых клеток, исследователи сосредоточились на регуляторных сетях генов, которые определяют судьбу клеток. Выключив гены, участвующие в спецификации ранних клеточных клонов, они создали плюрипотентные стволовые клетки с ограниченным потенциалом дифференцировки, увеличив вероятность того, что они будут дифференцироваться в дофаминергические нейроны среднего мозга, а не в «нежелательные» клоны.
Исследователи назвали сконструированные клетки недифференцированными стволовыми клетками, ограниченными по клону, или LR-USC. Важно отметить, что LR-USC генерировали значительно больше дофаминергических нейронов среднего мозга, чем неотредактированные клеточные линии. А когда они трансплантировали LR-USC крысам с моделью БП, двигательное поведение животных улучшилось.
«Используя наши генно-инженерные клетки, мы генерируем дофаминовые клетки более высокой чистоты; для пациентов это сократит время выздоровления и уменьшит риск рецидива и использования лекарств», — сказал Денхэм. «Моя цель — помочь пациентам воздержаться от приема лекарств, которые требуют чистоты. Итак, мой следующий шаг — перенести мой метод на клинические испытания».
Исследователи говорят, что их метод имеет значительные преимущества для клинического применения, позволяя легко масштабировать и воспроизводить, а также уменьшать изменчивость клеточных линий. Кроме того, путем удаления различных наборов генов можно сконструировать LR-USC для преимущественного создания других нейронных популяций или типов клеток, которые можно использовать для клеточной трансплантационной терапии или открытия лекарств для лечения ряда заболеваний.
Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.
