Микроглия — особые иммунные клетки, которые составляют около 10% всех клеток мозга и спинного мозга. Они работают как уборщики: уничтожают инфекции, отмершие клетки, скопления вредных белков и даже помогают формировать нейронные связи на ранних этапах развития мозга.

Но если микроглия дает сбой, начинается воспаление, а поврежденные клетки и белковые скопления (как при болезни Альцгеймера) остаются нетронутыми. Это ускоряет развитие нейродегенеративных заболеваний — Альцгеймера, Паркинсона, Хантингтона, бокового амиотрофического склероза (БАС), рассеянного склероза и других. Иногда воспаление возникает даже раньше, чем образуются опасные белковые агрегаты, и само провоцирует их появление.

Проблема в том, что изучать человеческую микроглию сложно: ее можно получить только через биопсию, а у мышей она устроена иначе. Попытки выращивать ее из стволовых клеток в лаборатории были долгими, дорогими и не слишком эффективными.

Команда Гарвардского университета под руководством Джорджа Черча нашла решение. Они использовали технологию TFome™ — библиотеку транскрипционных факторов (белков, которые включают и выключают гены). Метод позволяет быстро превращать стволовые клетки в нужные типы, минуя долгие этапы естественного развития.

Транскрипционные факторы — это белки, которые включают и выключают гены, как дирижер оркестра решает, какие инструменты должны звучать. Без них клетка не знала бы, во что превращаться.

Ученые собрали набор из 40 факторов, характерных для микроглии, и методом проб и ошибок нашли идеальную комбинацию из шести. Благодаря этому процесс сократился с 35 дней до всего четырех, а полученные клетки почти не отличались от настоящих.

Результаты опубликованы в издании Nature Communications.

Мы не просто ускорили процесс — мы создали инструмент, который можно адаптировать для других сложных клеток, — говорит Черч.

Как это работает

1. Первый этап: выбрали три ключевых транскрипционных фактора (SPI1, CEBPA, FLI1), которые запускали превращение стволовых клеток в нечто похожее на микроглию.
2. Второй этап: добавили еще три (MEF2C, CEBPB, IRF8), чтобы клетки стали почти неотличимы от настоящих.

Полученные клетки реагировали на воспаление так же, как и природные, а в присутствии белка TDP-43 (который накапливается при БАС) вели себя как микроглия у пациентов.

Теперь мы можем настраивать параметры и создавать разные подтипы микроглии — например, те, что активны при конкретных болезнях, — объясняет Сунлей Лю, ведущий автор исследования.

Польза исследования

• Ускорение разработки лекарств: теперь можно быстро тестировать препараты на человеческой микроглии, а не ждать месяцы.
• Персонализированная медицина: если использовать клетки пациентов, можно подбирать терапию индивидуально.
• Изучение нейродегенерации: наконец-то появилась модель, чтобы понять, как именно микроглия провоцирует болезни.

Пока неясно, насколько стабильны эти клетки в долгосрочной перспективе. В живом мозге микроглия взаимодействует с нейронами и другими клетками — сможет ли искусственный аналог так же точно реагировать на сигналы?

Ранее ученые обнаружили молекулу, вызывающую болезнь Альцгеймера.