Обычное превращение одной клетки в другую проходит через стадию «всемогущей» стволовой клетки. Но способ этот дорог, долог и чреват раковым перерождением превращающихся клеток. К счастью, разработана методика превращения клетки кожи в нейроны «экспрессом», минуя стволовую стадию. Группа исследователей из Стэнфордского университета (США) сообщает, что ей удалось превратить фибробластные клетки кожи человека в нейроны, минуя стадию индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. На сегодня с индуцированными стволовыми клетками связаны самые большие надежды регенеративной медицины, когда больную или повреждённую ткань можно просто заменить, введя зародышевые клетки такой ткани. Суть метода такова: берут любые зрелые клетки больного и кормят их сложным генно-белковым коктейлем, заставляя забыть свою специализацию. Клетки превращаются в аналог эмбриональных стволовых клеток, которые могут видоизменяться в клетки любой ткани (это и есть индуцированные плюрипотентные клетки). Затем им даётся указание, в какую ткань превратиться, и дело сделано.
Культура мышиных фибробластов на чашке Петри (фото raffyd).
Но эта техника, во-первых, сложна и требует много времени, превращение специализированных клеток во всемогущие стволовые занимает несколько месяцев. Кроме того, такие клетки обладают неприятной особенностью: они могут вдруг превращаться в раковые (масштабные перетряски генетической программы не проходят бесследно). Поэтому учёные стали задумываться о том, как превращать одни клетки в другие без сложной и опасной «стволовой» стадии, и это направление получило название клеточной трансдифференциации.
В журнале Nature описывается рецепт, позволяющий сделать нервную клетку из кожного фибробласта. Фибробласты — клетки соединительной ткани, работают чем-то вроде «службы поддержки» и участвуют, например, в заживлении ран, рубцевании и т. д. Исследователи вшили в фибробластную ДНК всего лишь три гена, и фибробласты превратились в нервные клетки. Правда, такие нейроны не могли проводить электрический сигнал, и, чтобы научить их этому, исследователям понадобился четвёртый ген, но спустя пару недель «новообращённые» нейроны реагировали на электрический импульс включением своих трансмембранных ионных насосов, что и полагается делать обычным нервным клеткам. Ещё через несколько недель полученные нейроны начинали образовывать синаптические контакты в культуре с обычными, «прирождёнными» нейронами.
Нельзя сказать, что результаты получились идеальными. Исследователи проводили аналогичные эксперименты на мышиных и человеческих фибробластах (человеческие клетки получали от абортивных эмбрионов и из крайней плоти младенцев), и эффективность метода на человеческих клетках составляла 2–4% фибробластов, превратившихся в нейроны, — против 8% у мышей. Кроме того, большинство получившихся нейронов использовали в качестве нейромедиатора глутамат; применение таких нейронов в медицине ограничивалось бы лечением болезни Паркинсона, которая связана с деградацией как раз глутамат-зависимых нервных клеток. Кроме того, фибробласты в качестве стартового материала для трансдифференциации не способны делиться с такой интенсивностью, как индуцированные стволовые клетки.
Но простота и скорость метода, а также возможность избежать онкологических осложнений делают такой способ «перевоспитания» клеток необычайно привлекательным как для теоретических исследований, так и для практического применения в медицине.