Выращивание клеток мозга в лаборатории: новый метод
Когда исследователи находят новые препараты, в частности для лечения болезни Альцгеймера, эти средства должны быть для начала протестированы на человеческих клетках – чтобы подтвердить их эффективность для пациентов. Исторически сложилось, что данные испытания проводятся на раковых клетках, которые зачастую биологически отличаются от нервных.
Как объясняет Ли Ган, исследователь из Институтов Гладстона (Gladstone Institutes), проблема заключается в следующем: нейроны реальных людей не могут «выжить» в пробирке, поэтому учёным приходится создавать нервные клетки в лаборатории. Однако это не так уж просто.
Специалисты часто используют индуцированные стволовые клетки (иСК); иСК получают при репрограммировании клеток кожи в стволовые, которые впоследствии можно трансформировать в любой тип клеток тела.
В настоящей работе иСК применяли для создания нервных и глиальных клеток, так как они связаны с нейродегенеративным заболеванием. Нейроны, полученные из иСК, могли бы послужить отличным материалом для тестирования новых лекарств. Однако процесс производства таких клеток – сложный и дорогостоящий. Большинство современных методов способно создавать гетерогенные (отличные друг от друга) клетки; а использование таких клеток мешает получить надёжные результаты при лекарственном скрининге.
Майкл Уорд, исследователь из Национальных институтов здоровья (National Institutes of Health), придумал, как можно было бы это исправить. Он использовал метод продуцирования иСК, разработанный в Стэнфорде, и предположил, что если упростить и взять его под больший контроль, можно усовершенствовать способ создания клеток мозга в лабораторных условиях. О результатах работы кратко сообщается на сайте Gladstone Institutes.
Уорд вместе с коллегой Чао Вонгом обнаружил, как можно изменять генетическую структуру клеток, чтобы получать тысячи нейронов из одной иСК; таким образом удалось создать идентичные, гомогенные клетки. Команда учёных продолжила улучшать технику. Исследователи смогли упростить её до двух шагов, что помогло затем более точно контролировать число производимых клеток мозга и проще воспроизводить результаты одного эксперимента в последующем.
Кроме того, новая техника также позволила сильно ускорить процесс. Если раньше он занимал несколько месяцев, то в этот раз Ган и коллегам удалось получить большие количества нервных клеток за 1-2 недели, а уже через месяц у них были функционально активные нейроны.
После этого учёные, создав нейроны человека из иСК, разработали платформу для исследования лекарств и проанализировали на ней 1 280 компонентов. Специалисты хотели идентифицировать компоненты, которые бы понижали уровень тау-белка в мозге (это один из наиболее перспективных подходов в лечении болезни Альцгеймера; возможно, он приведёт к разработке новых лекарств).
Таким образом, учёным удалось найти более экономичный способ производства большого числа нейронов, который проводится всего лишь в два простых шага. Ган надеется, что данная техника будет широко принята как в фундаментальной науке, так и в медицинской промышленности.
Результаты исследования подробно описаны в статье, опубликованной в журнале Stem Cell Reports.