Funkční neurony z fibroblastů kůže
V průlomovém experimentu provedli vědci ze Stanfordovy univerzity v kalifornském Palo Alto přímou rediferenciaci fibroblastů kůže na neurony. Publikace v prestižním vědeckém týdeníku Nature tak vyvrací zavedenou představu, že pro razantní změnu buněčného typu je nutné, aby buňky prošly pluripotentním stadiem.
"Působili jsme na jeden typ buněk tak, aby se přímo proměnil na buňky zcela jiného typu," přibližuje převratný experiment vedoucí výzkumného týmu Marius Wernig. "Vznikly tak zcela funkční neurony schopné dělat vše, co takový neuron provádí v mozku. Vytvářejí například vzájemné spoje a předávají si jejich prostřednictvím nervové signály. To je základní funkce, kterou buňky nezbytně potřebují, pokud bychom je chtěli v budoucnu využít například pro léčbu Parkinsonovy choroby a jiných onemocnění nervového systému."
Wernig a jeho kolegové odebrali z myšího zárodku fibroblasty kůže a ty v podmínkách in vitro transfekovali lentivirovým vektorem nesoucím devatenáct genů, jež se v předběžném výzkumu jevily jako klíčové pro diferenciaci neuronů. Během následující třicetidenní kultivace se některé transfekované fibroblasty proměnily na neurony. O plnohodnotnosti takto vzniklých neuronů svědčí jak jejich vzhled, tak i exprese typických genů. Nově vzniklé neurony byly schopné vytvářet synapse a předávat si jejich prostřednictvím nervové vzruchy.
V dalších experimentech se Wernig úspěšně pokusil potřebnou sadu genů výrazně zredukovat. Nejlepší výsledky získal stanfordský tým s trojící genů Ascl1, Brn2 a Myt1l. Po transfekci těmito geny se zhruba za týden proměnila v neurony plná pětina fibroblastů. Ke změně tak bylo možné donutit i fibroblasty z kůže dospělých zvířat.
Dokončení na str. A5
Doposud se dařilo dosáhnout podobné proměny jen nepřímo. Vědci nejprve vnesli do fibroblastů geny, které dodaly buňkám charakter pluripotentních kmenových buněk. Tyto tzv. indukované pluripotentní kmenové buňky pak bylo možné in vitro diferencovat na neurony a další typy buněk modifikací kultivačních podmínek, obvykle přídavkem různých růstových faktorů.
Představu, podle níž není pro změnu buněčného typu zapotřebí pluripotentního stavu, naznačily dřívější experimenty harvardského biologa Douglase Meltona. Ten vnesl do pankreatu laboratorních myší postrádajících beta-buňky Langerhansových ostrůvků geny Ngn3, Pdx1 a Mafa, a u úspěšně transfekovaných buněk tak navodil jejich proměnu na beta-buňky produkující inzulin. V tomto případě byla změna buněčného typu sice markantní, ale proběhla mezi buňkami, jež sdílejí podstatnou část diferenciačního procesu. Wernigův experiment vedl k proměně fibroblastů ve zcela "kontrastní" typ buněk.
Tým Mariuse Werniga nyní vyvíjí postup, který by dovoloval proměnu na neurony u fibroblastů odebraných z lidské kůže. Rychlá a efektivní laboratorní produkce lidských neuronů by usnadnila výzkum mnoha neurologických onemocnění. Neurony se v podmínkách in vitro nemnoží, a jejich získávání je proto komplikované. Výhledově se nabízí podobný systém produkce neuronů in vitro i pro buněčné terapie. Nejprve však bude nutné metodu zdokonalit. Důležitá je například náhrada lentivirových vektorů za jiné bezpečnější systémy, u nichž nehrozí vznik buněk s tendencí k nádorovému bujení.
Marius Wernig je přesvědčen, že po odhalení správné kombinace genů je možné proměnit jakýkoli typ diferencovaných buněk na buňky vybraného typu. Pokud by se tato vize naplnila, znamenalo by to jak pro biomedicínský výzkum, tak i buněčné terapie zásadní posun vpřed.
Zdroj: Medical Tribune