Denník N

Premenili bunky pokožky na neuróny

Takto vyzerajú novovytvorené neuróny z buniek pokožky. Tentoraz vedci nepoužili genetiku, ale chémiu. Foto – TASR/Thomas Vierbuchen/Marius Wernig
Takto vyzerajú novovytvorené neuróny z buniek pokožky. Tentoraz vedci nepoužili genetiku, ale chémiu. Foto – TASR/Thomas Vierbuchen/Marius Wernig

Dva nezávislé výskumné tímy dokázali premeniť bunky kože na plne funkčné neuróny. Tentoraz čisto pomocou chémie.

Preprogramovať bunky z jedného typu na iný (alebo na základnejšie typy kmeňových buniek) je možné už niekoľko rokov. Vedci to robia tak, že vložia gény do genómu pôvodných buniek.

Tento proces je však nielen časovo pomerne náročný, ale aj nebezpečný. Nové gény môžu v chromozóme skončiť na zlom mieste a spôsobiť viaceré problémy, napríklad aktivovať gény, ktoré spúšťajú ochorenia či rakovinu.

Výskumu premeny buniek z jedného typu na iný svitla nová nádej, tentoraz vďaka chémii. Dva navzájom nezávislé tímy z Číny zverejnili články, v ktorých dokázali preprogramovať bunky kože na plne funkčné neuróny, dokonca bez prechodového štádia kmeňovej bunky. Podarilo sa im to vďaka špeciálnej zmesi chemikálií.

Genóm je celý genetický materiál organizmu. V ľudských bunkách je zakódovaný v DNA.

Genetický kód predstavuje súbor pravidiel, na základe ktorých sú v DNA zakódované bielkoviny.

Genetická mutácia je zmena v genetickom kóde. Môže k nej dôjsť náhodou alebo poškodením DNA, napríklad radiáciou alebo chemickými mutagénmi, ktoré sa nestihli opraviť. Jej výsledkom je produkcia zmenenej bielkoviny, ktorá už nemusí plniť svoju pôvodnú funkciu. To môže viesť napríklad ku vzniku rakoviny.

Chemické koktejly

Oba články publikovali v tom istom vydaní časopisu Cell Stem Cell. Prvý z nich bol z pera vedcov z Univerzity Čínskej akadémie vied v Šanghaji pod vedením Wenxianga Hua.

Na premenu buniek ľudskej kože na neuróny použili – ako ho sami nazvali – chemický koktejl siedmich malých organických molekúl. Ich vzájomná spolupráca a náväznosť účinku dokázala preprogramovať gény v bunkách a už po dvoch týždňoch pôsobenia premenila fibroblasty (základné väzivové bunky) na neuróny.

Každá naša bunka – aj napriek tomu, že plní svoju vlastnú funkciu – nesie všetku genetickú informáciu nášho tela. Rôzne funkcie plnia rôzne typy buniek vďaka tomu, že sú v nich niektoré z týchto génov „zapnuté“ inak.

Chemický koktejl v bunkách kože najprv deaktivoval gény kožných buniek a následne aktivoval gény neurónov. Tie po experimente nielen vyzerali ako neuróny, ale niesli aj ich funkcie.

Nervový impulz prechádza pozdĺž membrány axónu, dlhého výbežku neurónu, len v jednom smere. Funguje na základe postupného otvárania rôznych iónových kanálov, čo vyvoláva depolarizáciu a repolarizáciu. FOTO - wikipedia
Nervový impulz prechádza pozdĺž membrány axónu (dlhého výbežku neurónu) len v jednom smere. Funguje na základe postupného otvárania rôznych iónových kanálov, čo vyvoláva depolarizáciu a repolarizáciu. Foto – Wikipedia

V prípade, že vedci pripravili neuróny z buniek kože pacientov trpiacich Alzheimerovou chorobou, získali vzorky neurónov, ktoré niesli znaky Alzheimerovej poruchy. Predstavuje to obrovský pokrok vo výskume tohto ochorenia – touto metódou dokážu vedci bezpečne získať modelové bunky na výskum a testovanie nových liečiv.

Kmeňové bunky 
sú ešte nediferencované bunky. Dokážu sa špecializovať a premeniť na bunky všetkých tkanív. Na rozdiel od buniek tkanív, ktoré vykonávajú špecifickú funkciu, sa kmeňové bunky dokážu neobmedzene deliť.

Neuróny (inak nervové bunky) sú základné bunky nervov a mozgu, ktoré sú schopné prenášať signály. Sú od seba oddelené a komunikujú prostredníctvom chemických signálov, ktoré sa v bunkách premieňajú na elektrický potenciál putujúci pozdĺž bunky až k synapsii.

Nervová synapsia je miesto, kde sa stýkajú neuróny navzájom alebo neuróny s inými bunkami. Elektrický signál z bunky sa premieňa na chemický. Difúziou sa prenáša do druhej bunky, čím prenáša aj samotný signál z bunky na bunku.

U myší vznikli aj synapsie

Druhý výskum skupiny z Pekinskej univerzity pod vedením Xianga Lia dokázal niečo veľmi podobné. Inou kombináciou malých organických zlúčenín vedci pripravili chemický koktejl, ktorý už za 16 dní premenil myšacie kožné bunky na neuróny.

„Ukázali sme, že s účinnosťou až 90 percent už po 16 dňoch vieme pomocou koktejlu malých molekúl premeniť myšie fibroblasty (väzivové bunky tvoriace kolagén) na neuróny,“ vysvetľuje Xiang Li.

„Po štádiu dospievania mali tieto chemicky indukované neuróny vlastnosti neurónov… Vytvorili dokonca funkčné synapsie.“

Pridaním malých molekúl k fibroblastom vzniknú neuróny. Po štádiu dospievania (maturácie) dokonca vytvoria aj funkčné synapsie. FOTO - sciencedirect.com
Pridaním malých molekúl k fibroblastom vzniknú neuróny. Po štádiu dospievania (maturácie) dokonca vytvoria aj funkčné synapsie. Foto – sciencedirect.com

Oba výskumné tímy v článkoch tvrdia, že ich výskum predstavuje novú fázu prípravy neurónov pre konkrétnych pacientov. Predstavovalo by to morálne prijateľnejší zdroj materiálu na transplantáciu, najmä v porovnaní s kmeňovými bunkami embryí.

Okrem toho sa takéto neuróny dajú použiť už dnes na prípravu výskumných modelov Alzheimerovej choroby či iných porúch neurónov. Na štúdium napríklad Alzheimerovej choroby potrebujú vedci model, v ktorom môžu skúmať bunkové procesy alebo na ktorom môžu testovať už existujúce liečivá. Najlepšie sú na to samotné neuróny pacientov trpiacich touto chorobou, no ťažko sa získavajú. Premena buniek kože na funkčné neuróny by preto predstavovala ideálne riešenie.

Dostupné z doi:10.1016/j.stem.2015.07.006, 10.1016/j.stem.2015.06.003, 10.1016/j.stem.2015.07.018, 10.1126/science.aac8977.

Máte pripomienku alebo ste našli chybu? Prosíme, napíšte na pripomienky@dennikn.sk.

Veda

Teraz najčítanejšie