Ученые впервые успешно трансформировали человеческие клетки кожи в нейроны, регулирующие аппетит. Теперь у них есть модель для изучения нейрофизиологии контроля над весом и тестирования новых методов лечения ожирения, учитывающая индивидуальные особенности пациента.

Ученые впервые успешно трансформировали человеческие клетки кожи в нейроны, регулирующие аппетит. Это дает им модель для дальнейшего изучения нейрофизиологии контроля над весом и тестирования новых методов лечения ожирения, позволяющую учитывать особенности конкретного пациента. Исследование, проведенное учеными из Медицинского центра Колумбийского университета (Columbia University Medical Center, CUMC) и Нью-Йоркского фонда стволовых клеток (New York Stem Cell Foundation, NYSCF), опубликовано в онлайн издании журнала Clinical Investigation.

В другом исследовании, опубликованном в журнале Development, группе ученых из Гарвардского университета (Harvard University) тоже удалось получить из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) нейроны гипоталамуса. Эти нейроны помогают регулировать поведенческие и основные физиологические функции организма человека, в том числе, в дополнение к аппетиту, артериальное давление, сон, настроение и многое другое. Исследования ученых из Колумбийского университета и Гарварда основаны на одних и тех же идеях, и их работы взаимодополняют друг друга.

«Мыши – хорошая модель для изучения ожирения у людей, но было бы лучше иметь для тестирования человеческие клетки. К сожалению, клетки, которые регулируют аппетит, находятся в недоступной части мозга – гипоталамусе. Поэтому до сих пор мы были вынуждены довольствоваться мышиной моделью или человеческими клетками, полученными при аутопсии. Это значительно ограничивало наши возможности в изучении фундаментальных аспектов ожирения у человека», – объясняет ситуацию в этой области руководитель колумбийского исследования профессор педиатрии и медицины Рудольф Лейбел (Rudolph Leibel), MD.

Чтобы получить эти нейроны, человеческие клетки кожи были сначала генетически перепрограммированы в ИПСК. Как и природные стволовые клетки, ИПСК способны развиваться в любой тип соматических клеток при определенном наборе молекулярных сигналов, получаемых в определенном порядке. Технология ИПСК уже была использована для создания различных типов соматических человеческих клеток, в том числе инсулин-продуцирующих бета-клеток, нейронов переднего мозга и двигательных нейронов.

«Однако до сих пор никому не удавалось найти способ трансформировать человеческие ИПСК в нейроны гипоталамуса», – комментирует свое достижение соавтор исследования Дитер Эгли (Dieter Egli), PhD.

«Это прекрасный пример того, как несколько научных учреждений собираются вместе, чтобы сотрудничать и продвигать вперед исследования в поиске новых терапевтических методов. Возможность получать нейроны этого типа еще на шаг приближает нас к разработке новых способов лечения ожирения», – комментирует успех своих коллег Сьюзан Соломон (Susan Solomon), генеральный директор NYSCF.

Ученые Колумбийского университета разработали методику получения нейронов, близких к нейронам гипоталамуса,
из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. Клетки гипоталамуса, обычно недоступные для прямого исследования,
помогут в изучении ожирения. (Фото: Laboratory of Rudolph Leibel)

Исследователи из CUMC и NYSCF установили, какие сигналы необходимы для дифференциации ИПСК в нейроны дугообразных ядер гипоталамуса – клетки, ответственные за регуляцию аппетита. Сам процесс трансформации клеток занял около 30 дней. Вновь полученные нейроны демонстрировали основные функциональные свойства мышиных нейронов дугообразных ядер гипоталамуса, включая способность точно процессировать и секретировать специфические нейропептиды и отвечать на метаболические сигналы, такие как гормоны инсулин и лептин.

«Мы не думаем, что эти нейроны идентичны натуральным нейронам гипоталамуса, но они близки к ним и все же будут полезны для изучения нейрофизиологии контроля над весом, а также молекулярных нарушений, приводящих к ожирению», – уточняет доктор Лейбел. «Кроме того эти клетки позволят нам оценивать потенциальные лекарства для лечения ожирения так, как это не было возможно раньше».

По словам доктора Кевина Эггана (Kevin Eggan) из Гарвардского университета, «это показывает, как лучшее понимание биологии стволовых клеток оказывает влияние на наши возможности изучать, понимать и в конечном итоге лечить заболевания нервной системы. Так как в нашем распоряжении было мало нейронов гипоталамуса данного типа, их всегда было трудно изучать. Успешной работой обеих групп эта проблема решена».

Оригинальная статья

Differentiation of hypothalamic-like neurons from human pluripotent stem cells