Неврологические расстройства, такие как травмы, инсульт, эпилепсия и различные нейродегенеративные заболевания, часто приводят к постоянной потере нейронов, вызывая значительные нарушения в работе мозга. Современные возможности лечения ограничены, в первую очередь из-за проблемы замены утраченных нейронов.
Прямое нейрональное перепрограммирование, сложная процедура, которая включает изменение функции одного типа клеток на другой, предлагает многообещающую стратегию. В клеточной культуре и в живых организмах глиальные клетки — ненейрональные клетки в центральной нервной системе — были успешно преобразованы в функциональные нейроны. Однако процессы, вовлеченные в это перепрограммирование, сложны и требуют дальнейшего изучения. Эта сложность представляет собой вызов, но также и мотивацию для исследователей в области нейронауки и регенеративной медицины.
Две команды, одна из которых возглавлялась Магдаленой Гётц , заведующей кафедрой физиологической геномики в Биомедицинском центре LMU, заведующей кафедрой Центра стволовых клеток в Университете Гельмгольца в Мюнхене и исследователем в кластере передового опыта SyNergy, а другая возглавлялась Бояном Боневым в Пионерском кампусе Университета Гельмгольца, исследовали молекулярные механизмы, действующие при преобразовании глиальных клеток в нейроны одним фактором транскрипции. В частности, исследователи сосредоточились на небольших химических модификациях в эпигеноме. Эпигеном помогает контролировать, какие гены активны в разных клетках в разное время. Впервые команды показали, насколько скоординирована перестройка эпигенома, вызванная одним фактором транскрипции.
Используя новые методы профилирования эпигенома, исследователи определили, что посттрансляционная модификация репрограммирующего нейрогенного фактора транскрипции Neurogenin2 глубоко влияет на эпигенетическую перестройку и нейронное перепрограммирование. Однако одного фактора транскрипции недостаточно для перепрограммирования глиальных клеток. В важном открытии исследователи определили новый белок, транскрипционный регулятор YingYang1, как ключевого игрока в этом процессе. YingYang1 необходим для открытия хроматина для перепрограммирования, с этой целью он взаимодействует с фактором транскрипции.
«Белок Ying Yang 1 имеет решающее значение для достижения преобразования из астроцитов в нейроны», — объясняет Гётц. «Эти результаты важны для понимания и улучшения перепрограммирования глиальных клеток в нейроны, и, таким образом, приближают нас к терапевтическим решениям».