Κύτταρα δέρματος μετατρέπονται απευθείας σε νευρώνες

Παρακάμπτοντας τα βλαστοκύτταρα

Αμερικανοί ερευνητές επέτυχαν να μετατρέψουν ανθρώπινα δερματικά κύτταρα σε λειτουργικούς νευρώνες. Το νέο επίτευγμα που δημοσιεύεται στο δικτυακό τόπο της επιθεώρησης Nature εκτιμάται ότι θα οδηγήσει κάποια ημέρα στην αντιμετώπιση σοβαρών ασθενειών του νευρικού συστήματος μέσω αναγεννητικών κυτταρικών θεραπειών.

Η νέα δημοσίευση είναι η τελευταία ενός πεδίου που κερδίζει ολοένα και περισσότερο έδαφος τα τελευταία χρόνια. Πρόκειται για το πεδίο της δια-διαφοροποίησης, στην οποία τα κύτταρα οδηγούνται στο να λαμβάνουν νέες ιδιότητες. Τον περασμένο χρόνο ερευνητές είχαν μετατρέψει μέσω της δια-διαφοροποίησης κύτταρα του συνδετικού ιστού του δέρματος σε καρδιακά κύτταρα, ηπατικά κύτταρα καθώς και σε κύτταρα του αίματος.

Απλούστερη δια-διαφοροποίηση

Η δια-διαφοροποίηση αποτελεί μια εναλλακτική του κυτταρικού επαναπρογραμματισμού (δημιουργία των αποκαλούμενων κυττάρων iPS) στον οποίον οι ειδικοί μετατρέπουν αρχικώς ένα ενήλικο κύτταρο σε πολυδύναμο κύτταρο με τις ιδιότητες των εμβρυϊκών βλαστικών και στη συνέχεια προχωρούν σε μετατροπή του πολυδύναμου κυττάρου στον επιθυμητό ενήλικο κυτταρικό τύπο. Με τη δια-διαφοροποίηση η διαδικασία της μετατροπής γίνεται απευθείας από έναν ώριμο κυτταρικό τύπο σε άλλον, όπως αναφέρει ο επικεφαλής της νέας μελέτης , επίκουρος καθηγητής Παθολογίας Μάριους Γουέρνινγκ από το Πανεπιστήμιο Στάνφορντ. Σύμφωνα με τον Δρ Γουέρνινγκ η αποφυγή του σταδίου της πολυδυναμικότητας μπορεί να σώσει από προβλήματα τα οποία συνδέονται με τα κύτταρα iPS. Ένα από τα κύρια προβλήματα είναι ότι η δημιουργία των κυττάρων iPS είναι άκρως χρονοβόρος.

Οι επιστήμονες από το Στάνφορντ χρησιμοποίησαν γενετικώς τροποποιημένους ιούς προκειμένου να εισαγάγουν τέσσερις διαφορετικούς «παράγοντες μεταγραφής» σε δερματικά κύτταρα. Αυτοί οι παράγοντες παίζουν σημαντικό ρόλο στην «ανάγνωση» του DNA και στην κωδικοποίηση των πρωτεϊνών εντός των κυττάρων. Ανακάλυψαν ότι η εισαγωγή των τεσσάρων παραγόντων μεταγραφής επέτρεψε τη μετατροπή μιας μικρής ποσότητας δερματικών κυττάρων σε κύτταρα που είχαν τις ιδιότητες των νευρώνων.

Προηγήθηκε η …ποντικοουρά
Η ίδια ερευνητική ομάδα είχε καταφέρει πέρυσι να μετατρέψει κύτταρα που είχαν ληφθεί από την ουρά ποντικών σε λειτουργικά νευρικά κύτταρα. Για να γίνει η κυτταρική αυτή «αλχημεία» χρειάστηκαν μόλις τρία γονίδια και λιγότερες από δύο εβδομάδες. «Είχαμε πιστέψει ότι εάν η διαδικασία ήταν τόσο αποτελεσματική στα ποντίκια, θα ήταν εξίσου εύκολη και για τον άνθρωπο. Ωστόσο η σκέψη μας αποδείχθηκε λανθασμένη» σημείωσε ο Δρ Γουέρνινγκ.

Η εισαγωγή τριών γονιδίων σε ανθρώπινα κύτταρα οδήγησε σε μετατροπή τους σε κύτταρα που έμοιαζαν με νευρικά αλλά τα οποία δεν ήταν λειτουργικά. Ωστόσο η προσθήκη ενός τέταρτου παράγοντα μεταγραφής έδωσε τη λύση. Μετά από δύο εβδομάδες σε καλλιέργεια οι «φρέσκοι» νευρώνες άρχισαν να αποκρίνονται σε ηλεκτρικές δονήσεις ενώ λίγες εβδομάδες αργότερα ξεκίνησαν να δημιουργούν συνάψεις.

Πρώτη ριζική μετατροπή

Ο καθηγητής Γουέρνινγκ παραδέχθηκε ότι στο παρελθόν άλλες ερευνητικές ομάδες είχαν καταφέρει να μετατρέψουν εξειδικευμένα κύτταρα σε άλλους κυτταρικούς τύπους. Ανέφερε ωστόσο ότι το παράδειγμα της ομάδας του είναι το πρώτο στο οποίο εξειδικευμένα κύτταρα υπέστησαν τόσο μεγάλη μετατροπή.

Σύμφωνα με τον Δρ Γουέρνινγκ η άμεση εφαρμογή του νέου επιτεύγματος θα αφορά τη δημιουργία κυτταρικών μοντέλων για τις νευρολογικές ασθένειες. Για παράδειγμα οι ειδικοί θα μπορούν να λαμβάνουν δερματικά κύτταρα από έναν ασθενή με κάποια γνωστή νευρολογική νόσο και να παράγουν από αυτά νέα νευρικά κύτταρα για έρευνα. Με τον τρόπο αυτό οι επιστήμονες θα μπορούν να ρίξουν μια καλή «ματιά» στον εγκέφαλο του κάθε ασθενούς.

Σε μεταγενέστερη φάση η τεχνική θα μπορεί να οδηγήσει στη δημιουργία νέων εγκεφαλικών κυττάρων τα οποία θα μεταμοσχεύονται σε ασθενείς με νευρολογικές διαταραχές. Το σημαντικό είναι ότι τα μοσχεύματα θα προέρχονται από κύτταρα του ίδιου του ασθενούς με αποτέλεσμα να μην υπάρχει ο κίνδυνος απόρριψής τους από τον οργανισμό του.

Βήμα Science