Naukowcom z University of Washington School of Medicine w Seattle udało się skłonić komórki nieneuronalne do przekształcenia w neurony występujące w siatkówce.

„Postrzegamy te badania jako otwierające możliwość terapii genowych w przypadku chorób, w których doszło do utraty neuronów w siatkówce” – powiedział profesor Tom Reh.

W badaniu naukowcy starali się pobudzić komórki siatkówki, zwane komórkami glejowymi, do produkcji neuronów. Od lat wiadomo, że komórki glejowe są wysoce aktywnymi komórkami, które odgrywają kluczową rolę w odżywianiu i wspieraniu neuronów.

U niektórych gatunków, takich jak ryby i traszki, komórki glejowe mogą naprawiać uszkodzoną siatkówkę i tkankę mózgową poprzez różnicowanie się w wiele różnych neuronów. Komórki glejowe u ptaków mają również ograniczoną zdolność do naprawy tkanki nerwowej. Jednak u ssaków, takich jak szczury, myszy i ludzie, komórki glejowe nie mogą już różnicować się w inne typy komórek po osiągnięciu dojrzałości.

W poprzednich badaniach Reh i jego współpracownicy odkryli, że możliwe jest indukowanie komórek glejowych ssaków, aby cofnęły się w rozwoju i stały się bardziej niedojrzałym, prymitywnym typem komórki zwanym komórką progenitorową. Komórki w tym stanie mają możliwość różnicowania się w różne typy komórek.

Aby wywołać tę zmianę w komórkach glejowych ssaków, Reh i jego współpracownicy wykorzystali białka zwane czynnikami transkrypcyjnymi. Czynniki transkrypcyjne to białka wiążące się z DNA i regulujące aktywność genów. To z kolei kontroluje produkcję białek, które określają strukturę i funkcję komórki. Naukowcy najpierw zidentyfikowali czynniki transkrypcyjne, które wydawały się być ważne w czynnościach naprawczych komórek glejowych w siatkówce ptaków. Następnie zidentyfikowali odpowiednie czynniki transkrypcyjne u myszy. W badaniu opublikowanym w 2017 roku Reh i jego współpracownicy wykazali, że jeden czynnik transkrypcyjny zwany Achaete-Scute Family BHLH Transcription Factor 1, w skrócie Ascl1, może indukować mysie komórki glejowe siatkówki, aby stały się komórkami progenitorowymi. Te komórki z kolei mogą następnie różnicować się w neurony siatkówki.

Chociaż wykazano, że możliwe jest indukowanie komórek glejowych do generowania komórek neuronalnych, metoda okazała się nieefektywna. Podejście to spowodowało, że tylko około 30% komórek glejowych stało się neuronami i wygenerowało jedynie ograniczoną liczbę różnych typów neuronów siatkówki. Były to przede wszystkim rodzaje interneuronów zwane komórkami dwubiegunowymi, przez które komórki siatkówki komunikują się ze sobą.

Jednak w nowym badaniu zespół odkrył, że dodając tylko jeden inny czynnik transkrypcyjny, zwany Atonal BHLH Transcription Factor lub Atoh, możliwe było skłonienie komórek progenitorowych do rozpoczęcia ścieżki rozwojowej prowadzącej do komórek neuronalnych.

Jak donoszą w swoim nowym artykule, używając Ascl1 w połączeniu z wersjami Atoh zwanymi Atoh1 lub Atoh7, naukowcy odkryli, że możliwe jest nie tylko przekształcenie większej liczby komórek glejowych w komórki neuronalne, ale także wygenerowanie szerszej różnorodności komórek siatkówki. Naukowcom udało się również zregenerować niewielką liczbę wrażliwych na światło komórek czopków, które są odpowiedzialne za widzenie kolorów i są potrzebne do dostrzegania drobnych szczegółów.

Dodał: „Co ciekawe, nowe komórki organizują się i łączą ze sobą tak, jak powinny – nie tak dobrze, jak oryginalne komórki, ale wydaje się, że dzieje się to w odpowiedni sposób. Mamy nadzieję, że wystawiając je na inne sygnały chemiczne, dojrzeją w jeszcze lepszy sposób”.

Odkrycia sugerują, że możliwe byłoby zastosowanie technik terapii genowej w celu wprowadzenia instrukcji genetycznych dla tych i być może innych czynników transkrypcyjnych do uszkodzonej siatkówki i wywołania samonaprawy siatkówki. Terapia genowa została już zatwierdzona do leczenia dziedzicznej przyczyny utraty wzroku zwanej dystrofią siatkówki związaną z mutacją RPE65.

„Opracowanie terapii genetycznych w przypadku częstszych chorób siatkówki jest wciąż odległe, ale te wyniki mogą być krokiem naprzód dla tej metody przywracania wzroku” – powiedział Reh.

Źródło: medicalxpress.com