Трансформация клеток крови

Трансформация клеток крови


Человеческие иммунные клетки в крови могут быть превращены непосредственно в функциональные нейроны в лаборатории примерно через три недели с добавлением всего четырех белков, считают исследователи из Медицинской школы Стэнфордского университета. Драматическое преобразование не требует, чтобы клетки сначала входили в состояние, называемое плюрипотентностью, а вместо этого осуществлялось через более прямой процесс, называемый трансдифференцировкой. Преобразование происходит с относительно высокой эффективностью - генерирование целых 50 000 нейронов из 1 миллилитров крови - и это может быть достигнуто при использовании свежих или ранее замороженных и сохраненных образцов крови, что значительно расширяет возможности для изучения неврологических расстройств, таких как шизофрения и аутизм ,
«Кровь - один из самых простых биологических образцов для получения», - сказал Мэриус Верниг, доктор медицинских наук, адъюнкт-профессор патологии и член Стэнфордского института биологии стволовых клеток и регенеративной медицины. «Почти каждый пациент, который ходит в больницу, оставляет образец крови, и часто эти образцы замораживаются и хранятся для дальнейшего изучения. Этот метод является прорывом, который открывает возможность узнать о сложных болезненных процессах, изучая большое количество пациентов ». Документ, описывающий результаты, был опубликован 4 июня в Трудах Национальной академии наук. Верниг - старший автор. Бывшие ученые-докторанты Коджи Танабе, доктор философии и аспирант Чен Энг являются ведущими авторами.
Соблазненные проблемами
Методика трансдифференцировки была впервые разработана в лаборатории Вернига в 2010 году, когда он и его коллеги показали, что они могут превращать мышиные клетки кожи в мышиные нейроны без предварительного побуждения клеток к тому, чтобы стать плюрипотентными - это гибкая для развития этапы, из которой клетки могут стать почти любым типом ткань. Они продолжили показывать, что эта техника также может быть использована на коже человека и клетках печени.
Но каждый подход усугубляется вызовами, особенно для исследователей, желающих изучать генетически сложные психические расстройства, такие как аутизм или шизофрения, для которых требуется сотни сотен индивидуальных, специфичных для пациента образцов, для того, чтобы рассказать об относительном вкладе десятков или больше связанных с болезнью мутаций.
«Генерирование индуцированных плюрипотентных стволовых клеток у большого числа пациентов является дорогостоящим и трудоемким. Более того, получение клеток кожи связано с инвазивной и болезненной процедурой », - сказал Верниг. «Перспектива генерации iPS-клеток у сотен пациентов является сложной задачей и потребует автоматизации сложного процесса перепрограммирования». Хотя можно напрямую преобразовать клетки кожи в нейроны, биопсированные клетки кожи сначала нужно выращивать в лаборатории в течение определенного периода времени, пока их количество не увеличится - процесс, который может ввести генетические мутации, не обнаруженные у человека, у которого были клетки получен.
Иллюстрация нейронов
Хотя можно напрямую преобразовать клетки кожи в нейроны, биопсированные клетки кожи сначала нужно выращивать в лаборатории в течение определенного периода времени, пока их количество не увеличится - процесс, который может ввести генетические мутации, не обнаруженные у человека, у которого были клетки получен. Изображение NeuroscienceNews.com находится в свободном доступе. Исследователи задавались вопросом, был ли более простой и эффективный способ генерации нейронов, специфичных для пациента.
В новом исследовании Верниг и его коллега сосредоточили внимание на высокоспециализированных иммунных клетках, называемых Т-клетками, которые циркулируют в крови. Т-клетки защищают нас от болезней, признавая и убивая инфицированные или раковые клетки. Напротив, нейроны являются длинными и тощими клетками, способными проводить электрические импульсы вдоль их длины и пропускать их из клетки в клетку. Но, несмотря на обширные формы, местоположения и биологические миссии клеток, исследователи неожиданно легко выполнили свои квесты. «Это шокирует, насколько просто преобразовать Т-клетки в функциональные нейроны всего за несколько дней», - сказал Верниг. «Т-клетки представляют собой очень специализированные иммунные клетки с простой округлой формой, поэтому быстрое преобразование несколько ошеломляет».
Полученные человеческие нейроны не идеальны. Им не хватает способности создавать зрелые синапсы или соединения друг с другом. Но они способны выполнять основные фундаментальные функции нейронов, и Верниг и его коллега надеются, что смогут и дальше оптимизировать технику в будущем. Тем временем они начали собирать образцы крови у детей с аутизмом. «Теперь у нас есть способ непосредственно изучить нейронную функцию, в принципе, сотен людей с шизофренией и аутизмом», - сказал Верниг. «На протяжении десятилетий у нас было очень мало сведений о происхождении этих расстройств или о том, как их лечить. Теперь мы можем начать отвечать на многие вопросы ».
Funding: The research was supported by the National Institutes of Health (grants MH092931 and MH104172), the California Institute for Regenerative Medicine, the New York Stem Cell Foundation, the Howard Hughes Medical Institute, the Siebel Foundation and the Stanford Schizophrenia Genetics Research Fund.
Статья переведена с оригинала.
Источник
https://neurosciencenews.com/blood-neurons-9251/

Советуем к просмотру


Похожие публикации

Какие клетки не делятся ?

Практически каждая клетка человеческого организма состоит из ядра, управляющего физиологическими процессами в клетке, да и в организме в целом, и
Опрос
БЫСТРО ЛИ ГРУЗИТСЯ САЙТ?