Серотонин, нейромедиатор, участвующий в регулировании настроения и психических состояний, был связан с многочисленными неврологическими и психическими заболеваниями, включая депрессию. Но поскольку не было возможности получить живые нейроны серотонина человека для изучения этих заболеваний, большинство исследований серотонина проводилось на лабораторных животных.
Теперь исследователи из Университета в Буффало создали нейроны серотонина человека из человеческих фибробластов, клеток, которые дают начало соединительной ткани в организме.
Исследователи говорят, что их результаты применимы для создания многих других ранее недоступных типов клеток человека, что является благом для медицинских исследований и открытия лекарств.
"Наша работа демонстрирует, что драгоценные нейроны серотонина, спрятанные глубоко внутри человеческого мозга, теперь могут быть созданы в чашке Петри," сказал ведущий автор Цзянь Фэн, доктор философии, профессор кафедры физиологии и биофизики Школы медицины и биомедицинских наук UB. Фэн также назначен на прием в систему здравоохранения Западного Нью-Йорка по делам ветеранов в Буффало.
Газета была опубликована в сети 28 июля. В одном из будущих выпусков печатного журнала на обложке будет изображение из исследования UB. Работа основана на предыдущих исследованиях, показывающих, что человеческие фибробласты могут быть преобразованы в нейроны, используя специальные факторы транскрипции, которые связываются с генами, включая или выключая их.
Генерация серотониновых нейронов
По словам Фэна, исследование UB демонстрирует первое прямое преобразование человеческих фибробластов в серотонинергические нейроны. Эти "индуцированные серотонинергические нейроны" ведут себя как серотониновые нейроны в человеческом мозгу.
"Мы знаем, что клетки были преобразованы в серотонинергические нейроны, потому что они экспрессируют белки, которые обнаруживаются только в нейронах, производящих серотонин," Фэн объяснил. "Они электрофизиологически активны и демонстрируют как контролируемое высвобождение, так и избирательное поглощение серотонина."
Исследователи обнаружили, что они могут производить индуцированные серотонинергические нейроны из фибробластов путем введения четырех генов, контролирующих развитие серотониновых нейронов. "Эти гены изменяют способ считывания человеческого генома, который похож на жесткий диск компьютера, так что клетка переключается с клетки легкого на серотониновый нейрон," сказал Фэн.
"С помощью этой новой технологии ученые могут генерировать серотониновые нейроны у пациентов, страдающих психическими заболеваниями, связанными с серотонином," сказал Фэн.
В то время как статья фокусируется на преобразовании фибробластов легких в нейроны серотонина, группа Фэна в UB также работает над созданием нейронов серотонина из клеток кожи человека, что было бы еще более простым и менее инвазивным процессом.
Универсальная технология
Такие индуцированные серотониновые нейроны были бы чрезвычайно полезны, поскольку они могут быть получены от отдельных пациентов, страдающих заболеваниями, связанными с нейротрансмиттером.
"Эти специфичные для пациента серотониновые нейроны будут очень полезны для открытия новых лекарств от болезней, от депрессии и тревоги до обсессивно-компульсивного расстройства и многих других," сказал Фэн. "Они не только позволят исследователям изучить, почему у определенных людей развивается болезнь, но и выяснить, что можно сделать для ее лечения."
Фэн оптимистично полагает, что та же технология достаточно универсальна, чтобы ее можно было использовать для создания других новых клеток и тканей: "Это исследование показывает, что можно преобразовать один тип клеток в другие, труднодоступные типы, такие как нейроны или клетки сердца," он сказал. "Все, что нам нужно сделать, это выяснить комбинацию факторов транскрипции, которая необходима. Рано или поздно мы узнаем, что это за комбинации, чтобы мы могли регенерировать клетки и, в конечном итоге, ткани, которые будут имитировать настоящие клетки и ткани в организме."