Из клеток кожи впервые получены нейроны болевой чувствительности

Человеческие сенсорные нейроны, чувствительные к болевым раздражителям, полученные трансформацией клеток кожи с помощью набора из пяти генов. Эта in vitro модель может облегчить изучение различных типов боли. (Фото: Liz Buttermore)

Боль в чашке Петри

Ученые Гарвардского института стволовых клеток (Harvard Stem Cell Institute, HSCI) в сотрудничестве с коллегами с кафедры стволовых клеток и регенеративной биологии Гарвардского университета (Harvard University) трансформировали мышиные и человеческие клетки кожи в нейроны болевой чувствительности, отвечающие на ряд раздражителей, вызывающих острую и воспалительную боль. Чтобы достичь этого успеха, ученым потребовалось шесть лет напряженной работы. Иногда преследовавшие их неудачи, казалось, делали весь проект бесперспективным.

Эта in vitro модель восприятия боли может углубить понимание различных ее типов, объяснить, почему люди по-разному реагируют на боль и почему риск развития хронических болей у них тоже различен, а также сделать возможной разработку более эффективных обезболивающих препаратов. Статья о работе опубликована в журнале Nature Neuroscience.

Чувствительные к боли (ноцицептивные) нейроны, полученные Клиффордом Вулфом (Clifford Woolf), MD, PhD, и его группой, отвечают на оба вида интенсивных раздражителей и на более слабые раздражители, связанные с воспалением. Реакция нейронов на все типы болевых раздражителей подтверждает, что они функционируют так же, как созданные самой природой, подчеркивает доктор Вулф.

В начале проекта Вулф и его коллеги пытались создать нейроны болевой чувствительности из эмбриональных стволовых клеток, но задача оказалась гораздо более сложной, чем предполагали ученые.

Содиректор программы заболеваний нервной системы Гарвардского института стволовых клеток, профессор неврологии и нейробиологии Гарвардской медицинской школы Клиффорд Вулф (Clifford Woolf), MD, PhD. (Фото: dms.hms.harvard.edu)

«Мы потратили три года, пытаясь воспроизвести этапы развития, и это закончилось полной неудачей», - вспоминает Вулф, содиректор программы заболеваний нервной системы HSCI.

Но их попытка получить чувствительные к боли нейроны пришлась на очень важный этап в развитии биологии стволовых клеток, совпав по времени с разработкой методов создания индуцированных плюрипотентных стволовых клеток – появлением возможности трансформировать соматические клетки человека сначала в стволовые клетки, а затем в другие типы соматических клеток. Работа с мышиными и человеческими клетками кожи все поставила на свои места.

«Мы взяли зрелые мышиные нейроны болевой чувствительности и нашли транскрипционные факторы, которые не были описаны в них раньше», - продолжает Вулф.

Затем, используя в общей сложности, пять факторов, в том числе три ранее не описанные, исследователи напрямую трансформировали фибробласты в нейроны болевой чувствительности.

«Я думаю, что возможность получать человеческие чувствительные к боли нейроны очень важна для ее изучения. Кроме того, наша неудача с эмбриональными стволовыми клетками привела нас к работе с образцами взрослой ткани, что делает этот метод гораздо более клинически значимым, так как их легко брать у пациентов, страдающих от различных видов боли», - говорит Вулф, являющийся также профессором неврологии и нейробиологии Гарвардской медицинской школы (Harvard Medical School).

Разработанные его группой чувствительные к боли нейроны, отмечает ученый, «прекрасно моделируют» невропатии и гиперчувствительность к боли, испытываемую некоторыми из пациентов, пожертвовавших ученым клетки своей кожи. «Причиной многих болевых состояний являются генетические мутации, и теперь мы можем их моделировать».

По материалам

Pain in a dish

Оригинальная статья:

Brian J Wainger, Elizabeth D Buttermore, Julia T Oliveira, Cassidy Mellin, Seungkyu Lee, Wardiya Afshar Saber, Amy J Wang, Justin K Ichida, Isaac M Chiu, Lee Barrett, Eric A Huebner, Canan Bilgin, Naomi Tsujimoto, Christian Brenneis, Kush Kapur, Lee L Rubin, Kevin Eggan & Clifford J Woolf. Modeling pain in vitro using nociceptor neurons reprogrammed from fibroblasts

Источник: NanoNewsNet