Конверсия фибробластов человека в срединные шипиковые нейроны полосатого тела на основе микроРНК

Разработчик

Мишель Ричнер, Мэтью Б. Виктор, Дэниел Эбернати, Эндрю Ю и др.

Описание технологии

Возможность генерировать человеческие нейроны специфических подтипов, обладающие клинической значимостью, дает основания для создания экспериментальных площадок, которые могут быть инструментом для моделирования нейродегенеративных заболеваний.

Для обоснования данной технологии ее авторы провели исследование, демонстрирующее применение нейрональных микроРНК и факторов транскрипции для прямого преобразования человеческих фибробластов в высокообогащённую популяцию срединных шипиковых нейронов полосатого тела, то есть, такую субпопуляцию нейронов, которая играет решающую роль в управлении моторной функцией и обладает селективной восприимчивостью к гибели клеток при болезни Хантингтона. На основании этого исследования разработчики создали поэтапный протокол для генерации срединных шипиковых нейронов полосатого тела путем прямой нейрональной конверсии фибробластов человека за 30 дней. Протокол описывает поведение клеток во время перепрограммирования и решающие этапы участия генов, процессов клеточной адгезии и условия культивирования, способствующие выживанию клеток. Этот протокол предлагает уникальный подход, сочетающий применение микроРНК и факторов транскрипции для управления конверсией человеческих фибробластов в определенный подтип нейронов.

Технология была первой, способной продемонстрировать, что при пересадке в стриатум мыши перепрограммированные срединные шипиковые нейроны полосатого тела функционально интегрируются в нейронную цепь организма-хозяина и показывают электрофизиологические свойства, аналогичные нативным срединным шипиковым нейронам полосатого тела.

Практическое применение

Эта технология будет полезна для исследователей, заинтересованных в изучении молекулярных механизмов, регулирующих спецификацию срединных шипиковых нейронов полосатого тела. В частности, подход на основе микроРНК может быть полезным инструментом для изучения синергизма между микроРНК и нейрональными факторами транскрипции во время нейронального перепрограммирования, специфичного для срединных шипиковых нейронов полосатого тела. Из-за высокой эффективности генерации срединных шипиковых нейронов полосатого тела человека, подход к перепрограммированию на основе микроРНК может быть также весьма привлекательным для исследователей, заинтересованных в разработке моделей нейродегенеративных расстройств на культурах тканей, включая болезнь Хантингтона, хотя целесообразность использования моделирования болезни Хантингтона путем прямого перепрограммирования клеток нуждается в дальнейшей оценке.

Лаборатории

• Department of Developmental Biology, Washington University School of Medicine, St. Louis (USA)
• Program in Neuroscience, Division of Biology and Biomedical Sciences, Washington University School of Medicine, St. Louis (USA)
• Program in Developmental, Regenerative and Stem Cell Biology, Division of Biology and Biomedical Sciences, Washington University, St. Louis (USA)

Ссылки

Публикации

• Richner, M. et al. «MicroRNA-based conversion of human fibroblasts into striatal medium spiny neurons." 10 Nature Protocols (2015): 1543–1555.
• Yoo, A.S. et al. «MicroRNA-mediated conversion of human fibroblasts to neurons." 476 Nature (2011): 228–231.
• Yoo, A.S. et al. «MicroRNA-mediated switching of chromatin-remodelling complexes in neural development." 460 Nature (2009): 642–646.