Ученые Калифорнийского университета в Сан-Диего нашли способ восстановить мозг мышей, поврежденный болезнью Паркинсона. Для этого они перепрограммировали специфичные клетки головного мозга — астроциты — в новые нейроны, которые заменили утраченные нервные клетки, что позволило устранить симптомы расстройства. О новом эффективном методе борьбы с неизлечимым заболеванием рассказывается в статье, опубликованной в ведущем научном журнале Nature.
Болезнь Паркинсона — тяжелое нейродегенеративное расстройство, которое характеризуется потерей дофаминергических нейронов в черном веществе головного мозга (Substantia nigra), участвующим в регуляции моторных функций и тонуса мышц. Дофаминергические нейроны вырабатывают дофамин — нейромедиатор, обеспечивающий передачу сигнала другим нейронам, что в конечном итоге стимулирует двигательную активность, уменьшает заторможенность и скованность движений. В настоящее время нет способа лечения болезни Паркинсона, хотя есть способы затормозить потерю нейронов.
В новой работе ученые выяснили, как заставить мозг создать новые нейроны. Для этого они понизили активность специфического белка PTBP1 в астроцитах — звездовидных клетках, которые выполняют множество вспомогательных функций: поддерживают нейроны, обеспечивают приток питательных веществ к ним, участвуют в росте нервной ткани, а также в некоторых случаях преобразуются в нервные клетки на замену погибшим.
Известно, что белок PTBP1 связывается с РНК (промежуточными продуктами активности генов) в ядре клетки и тем самым влияет на экспрессию различных генов. Показано, что блокировки одного лишь этого белка достаточно, чтобы превратить некоторые типы клеток в нейроны. В ходе эксперимента мышам была введена молекула, которая похожа на дофамин, но при этом токсична для нейронов, в результате чего у грызунов развился химически индуцированный аналог болезни Паркинсона.
В черное вещество мозга животных также ввели безопасные аденоассоциированные вирусы, которые несли в себе малые молекулы РНК, образующие шпильки (shРНК). Эти малые РНК используются для подавления активности определенного гена, в данном случае того, что кодирует белок PTBP1. Через десять недель 80 процентов астроцитов, в которые были внедрены shРНК, превратились в нейроны. Через 12 недель 30-35 процентов модифицированных клеток стали дофаминергическими нейронами. Дополнительные эксперименты показали, что введение малых РНК в другие области мозга приводило к появлению других типов нейронов, что указывает на существование в астроцитах различных генетических программ в зависимости от места их нахождения.
Наконец, дофаминергические нейроны имели аксоны (длинные отростки), которые «вплелись» в нигростриарный нервный путь головного мозга, восстанавливая его нормальные функции и уровень дофамина. Именно нигростриарный путь отвечает за связь черного вещества с двигательной активностью, поэтому у мышей исчезли признаки заболевания. По словам ученых, результаты работы помогут разработать эффективные подходы в лечении болезни Паркинсона.