• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
9 апреля
Василий Парфенов
806

Новая культура человеческих нейронов поможет взять болезнь Альцгеймера под контроль

7.4

Тестирование различных способов терапии нейродегенеративных заболеваний возможно либо на модельных животных — генетически модифицированных мышах, — либо на культуре человеческих клеток. В первом случае успех эксперимента вовсе не означает, что препарат окажется безопасен и эффективен для человека. Во втором требуется очень много времени для «созревания» нейронов до состояния, аналогичного возрасту клеток в мозге большинства больных с нейродегенеративными состояниями. Именно эту проблему решает новая модельная клеточная культура, созданная в США.

ГМО-нейроны для изучения таупатий
Микроскопия с окрашиванием новой культуры нейронов, полученных из человеческих плюрипотентных стволовых клеток. Голубым цветом выделяется ДНК в ядрах клеток, красным — цитоскелет (микротрубочки), зеленым — клубки тау-белка / © Jesus Madero Perez, Weill Cornell Medicine

Значительная часть всех нейродегенеративных заболеваний связана с нарушением «нормальной работы» тау-белка (MAPT) — ключевого элемента цитоскелета нейронов. Такие заболевания называются таупатиями. Среди них — болезни Альцгеймера и Пика, прогрессирующий надъядерный парез взора, кортикобазальная дегенерация.

По ряду причин, чаще всего с возрастом, в клетках происходят чрезмерное фосфорилирование тау-белка и его изоформ. В результате MAPT формирует не микротрубочки цитоскелета, а нейрофибриллярные клубки. Эти структуры постепенно нарушают нормальную жизнедеятельность нейронов и наряду с прочими патологическими изменениями, которые зависят от конкретного заболевания, приводят к системной утрате функций нервной системы.

Серьезное препятствие для исследования этих процессов — их медлительность. В модельных организмах и культурах человеческих клеток формирование характерной картины нейродегенеративного заболевания занимает многие месяцы. С мышами такой срок еще можно принять: как-никак, ученые давно привыкли содержать целые выводки подопытных животных в разной степени готовности к экспериментам. Да, это недешево и хлопотно, к тому же результаты не всегда переносятся на людей. Но технология отработана и обладает хорошей результативностью.

А вот клеточную культуру выращивать, контролировать и поддерживать в строго определенных условиях так же долго — целый проект немалой сложности. Особенно когда речь идет о дорогих культурах человеческих стволовых клеток. Зато результаты гораздо ценнее с точки зрения медицины. В общем, идеального решения нет, все они проблемные.

Есть еще одно ограничение: человеческие плюрипотентные стволовые клетки (hiPSC), специализированные в нейроны, производят очень мало 4R-изоформ тау-белка. А для изучения многих тонкостей патологических процессов, связанных с нейродегенеративными заболеваниями они особенно важны. Проще говоря, чтобы найти наиболее действенные методы сдерживания таупатий, нужно культивировать клетки не месяцы, а годы или даже десятилетия — иначе достаточное количество 4R-изоформ в нейронах попросту не накопится. Естественно, такой подход неоправданно сложен и дорог.

ГМО-нейроны для изучения таупатий
Графическое представление научной работы американских медиков и микробиологов. На первом этапе они создали культуру генно-модифицированных нейронов, которые производят много тау-белка. Затем эту культуру проверили на способность моделировать клетки больных таупатиями. Когда и этот этап оказался успешным, ученые провели скрининг факторов, влияющих на производство тау-белка в клетках. Наконец, один из таких факторов — каскад реакций, связанный с белком UFM1, — проверили в эксперименте на новой клеточной культуре и на мышах / © Celeste Parra Bravo, Alice Maria Giani et al., Cell

На помощь должна прийти новая клеточная культура, несущая мутацию P301S в гене, отвечающем за выработку тау-белка. Это генетически модифицированные плюрипотентные стволовые клетки человека, специализированные в нейроны, которые вырабатывают повышенное количество MAPT. Они способны накопить необходимые объемы разных изоформ этого белка, включая 4R, за считанные недели.

Чтобы дополнительно улучшить результат, американские исследователи, используя CRISPR-интерференцию (селективное «выключение» генов), провели скрининг тысячи генов и оценили их влияние на производство тау-белка. Всего ученым удалось выделить 500 генов, вносящих вклад в этот процесс.

Одно из перспективных открытий, сделанных в описываемой научной публикации, — роль белка UFM1, а точнее — каскада его взаимодействий с другими молекулами в нейронах. Ранее в мозге погибших пациентов с болезнью Альцгеймера обнаруживались нарушения «работы» UFM1, однако подробнее процесс не изучался. Теперь же ученые наглядно увидели: чтобы затормозить распространение тау-белков по клетке, достаточно заблокировать энзим, необходимый для функционирования UFM1-каскада.

Новую клеточную культуру разработали специалисты из Медицинского колледжа Вейля Корнеллского университета (Weill Cornell Medicine) при участии коллег из ведущих научно-исследовательских и медицинских учреждений США и Канады. Научная работа с описанием методики создания новой клеточной культуры человеческих нейронов и результатами экспериментов по тестированию целей для терапии нейродегенеративных заболеваний опубликована в рецензируемом журнале Cell.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
11 часов назад
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

Сегодня, 08:15
Полина Меньшова

Нейросети научились систематически внушать собеседнику ложные убеждения. При этом для обмана рассмотренные языковые модели никто специально не тренировал, а в некоторых случаях им даже запрещали вести себя нечестно.

Сегодня, 12:33
Мария Азарова

Лимфатические узлы — чувствительные мишени для канцерогенных химических веществ. Появляется все больше доказательств того, что иммунологические нарушения из-за воздействия растворителей, антипиренов, пестицидов и красок для волос играют ключевую роль в начале развития злокачественных лимфом. Опасны ли в этом смысле татуировки, выяснила команда медиков из Швеции.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

24 мая
Полина Меньшова

Чрезмерный или неконтролируемый просмотр порноконтента, как правило, связан с особенностями психологического и эмоционального состояния человека. Какие именно факторы вызывают потребность в видео «для взрослых», объяснили специалисты из Австралии.

11 часов назад
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

15 мая
НИУ ВШЭ

Международный коллектив исследователей при участии ученых из Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ изучил, как выбор иностранного языка влияет на когнитивные способности человека. Оказалось, что языки, непохожие на родной, стимулируют когнитивную функцию на начальном этапе их изучения, а близкие к родному имеют отложенный эффект и помогают мозгу эффективнее работать при более высоком уровне владения иностранным языком.

3 мая
Василий Парфенов

Ледяной покров Антарктики претерпевает значительные изменения на протяжении года, и его поведение хорошо изучено в общем. Но некоторые локальные аномалии объяснить не получается вот уже несколько десятилетий. Одна из них — полынья возвышения Мод, или полынья моря Уэдделла, которая появляется нерегулярно на одном и том же месте. Международная команда океанологов, наконец, смогла разгадать механизмы ее образования.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: