Из клеток кожи пациента получены нейроны с симптомами болезни Паркинсона

Ученые Школы медицины Стэнфордского университета (Stanford University) получили нейроны из клеток кожи женщины с генетической формой болезни Паркинсона и продемонстрировали, что они повторяют некоторые ключевые особенности заболевания in vitro. Исследователи надеются использовать полученные нейроны для изучения этого нейродегенеративного заболевания и тестирования возможных методов лечения. Такой инструмент очень важен, так как хороших животных моделей болезни Паркинсона не существует. Успех ученых подтверждает пользу индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, или iPS-клеток, для моделирования различных заболеваний.

«Теперь, когда мы видим, что эти нейроны проявляют некоторые из самых ранних признаков расстройства, мы можем начать разработку методов скрининга факторов, способных защитить их», - говорит доктор философии Рене Рейо Пера (Renee Reijo Pera), главный соавтор исследования, опубликованного в журнале Cell Stem Cell.

Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (induced pluripotent stem cells) создаются путем перепрограммирования кожных или других специализированных клеток в клетки, выглядящие и функционирующие подобно стволовым. Многие ученые и политики надеялись, что этот тип клеток, получаемый без использования человеческих эмбрионов, сможет заменить эмбриональные стволовые клетки, что сняло бы массу этических вопросов.

Однако недавние исследования специалистов из Стэнфорда и ученых из других научных центров выявили значительные различия между этими двумя классами стволовых клеток, что поставило под сомнение способность iPS-клеток полностью заменить эмбриональные стволовые клетки. Многие ученые считают, что истинная сила iPS-клеток может заключаться в возможности создавать специфические для определенных заболеваний клеточные линии. Полученные от пациентов с самыми различными нарушениями, такие клетки могут помочь в изучении заболеваний – то, что было бы трудно сделать, используя эмбриональные стволовые клетки.

«Впервые нейроны, полученные от пациента с болезнью Паркинсона, проявляют характерные для заболевания свойства в чашке Петри», - говорит доцент кафедры нейрохирургии Тео Палмер (Theo Palmer), второй ведущий автор статьи. «Это дает нам подсказки, что искать у пациентов, имеющих различные генетические мутации или в тех случаях, когда причина заболевания не определена. Сравнивая нейроны пациентов с разными формами болезни Паркинсона, мы можем найти общие черты или различия, что поможет оптимизировать будущие методы лечения с учетом особенностей каждого больного».

Болезнь Паркинсона – нейродегенеративное заболевание, вызывающее постепенную потерю определенного типа нейронов центральной нервной системы. По мере потери нейронов, у пациента развивается тремор, нарушается способность к нормальным движениям, что является отличительными симптомами этого расстройства. Заболевание поражает около 1 процента людей в возрасте старше 65 лет и около 5 процентов тех, кому за 85. В настоящее время способа остановить его прогрессирование не существует, хотя некоторые лекарственные препараты могут помочь пациентам справляться с симптомами в течение нескольких лет. Большинство случаев развития болезни Паркинсона относится к спорадическим, но некоторые (от 0.5 до 8 процентов) вызваны генетической мутацией.

Аспирант Блейк Байерс (Blake Byers) и его коллеги выбрали для исследования клетки кожи 60-ти летней женщины с генетической формой болезни Паркинсона, полагая, что они будут иметь больше шансов на повторение признаков расстройства, чем если бы клетки были взяты у больного со спорадической формой заболевания.

Байерс перепрограммировал iPS-клетки пациента в тип нейронов, погибающих при болезни Паркинсона. Сначала нейроны выглядели и функционировали нормально: они были способны генерировать электрические сигналы, вырабатывали и секретировали характерные для этого типа нервных клеток молекулы нейромедиатора дофамина, и их профили экспрессии генов имитировали профили нейронов, полученных из «нормальных» iPS-клеток.

Однако примерно через 30-60 дней выращивания в культуре нейроны от пациента с болезнью Паркинсона начали проявлять некоторые необычные черты. Они демонстрировали высокие уровни экспрессии генов белков, необходимых для борьбы с оксидативным стрессом – состоянием, при котором разрушительные молекулы сеют хаос в ДНК и белках клетки – и чрезвычайно высокие уровни белка, вовлеченного в образование аномальных белковых скоплений, называемых тельцами Леви, характерных для нейронов пациентов с болезнями Альцгеймера и Паркинсона.

«Нам нужно было подвергнуть клетки стрессу экзогенными факторами, чтобы установить связанный с заболеванием фенотип», - говорит Байерс. В конечном итоге ученые пришли к выводу, что нейроны, полученные от пациента с болезнью Паркинсона, повторяли многие из общих черт заболевания, но в гораздо более короткие сроки.

«До момента проявления клинических симптомов болезни Паркинсона проходят десятилетия, поэтому нас интересовало, насколько быстро эти клетки начнут изменяться в культуре», - говорит Байерс. «Мы должны были выявить аномальные черты этих клеток в разумных временных рамках с тем, чтобы определить, что толкает пострадавшие от болезни Паркинсона нейроны к деградации. Как оказалось, культура - довольно стрессовая среда для существования нейронов. Такая среда в сочетании с добавлением избирательно токсичных химических веществ, вероятно, ускоряет развитие видимых признаков расстройства. Возможно, также, что в организме существуют внутренние механизмы, которые защищают от этих изменений и являются причиной более длительного течения заболевания».

Теперь ученые планируют начать тестирование различных химических соединений, потенциально способных защитить нейроны. Их также интересует, можно ли увидеть подобные признаки заболевания в нейронах, полученных из iPS-клеток пациентов с негенетической формой этого расстройства.

Источник: www.lifesciencestoday.ru