Нейроны из астроцитов: новый метод борьбы с болезнью Гентингтона

3 марта 2020

Исследователи предложили восстанавливать популяцию ГАМКергических нейронов в полосатых телах у пациентов с болезнью Геннгтингтона путём перепрограммирования близлежащих астроцитов в нейроны. Эксперименты на модельных мышах с болезнью Генгтингтона показали, что восстановление численности ГАМКергических нейронов в полосатых телах приводило к улучшению моторных навыков и увеличению продолжительности жизни.

Графический абстракт работы

Болезнь Хангтингтона (Гентингтона), она же хорея Генгтингтона, — одна из самых загадочных нейродегенеративных болезней (подробнее о ней — в специальной статье). Это заболевание наследуется по аутосомно-доминантному типу и вызвано увеличением числа повторяющихся блоков аминокислот в белке гентингтине (к слову, его функции в нормальном мозге и по сей день неизвестны). Как правило, заболевание проявляется у людей старше 30-40 лет и начинается с гибели ГАМКергических нейронов полосатых тел, из-за чего у больных появляются странные непроизвольные движения, напоминающие мучительный танец (отсюда второе название болезни – хорея). С течением времени болезнь прогрессирует неумолимо, обрастая всё более страшным клубком симптомов, в том числе когнитивных нарушений, и обречённого пациента ждёт мучительное угасание. К сожалению, несмотря на все усилия врачей, не существует сколь-нибудь эффективных способов хотя бы частично облегчить участь больных. Недавно на страницах Nature Communications исследователи сообщили, что им удалось добиться восстановления численности ГАМКергических нейронов в полосатых телах у мышей с болезнью Хангтингтона за счёт перепрограммирования в нейроны окружающих их глиальных клеток.

Строго говоря, идея лечения нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера и боковой амиотрофический склероз, при помощи перепрограммирования глиальных клеток в нейроны уже высказывалась и ранее. Уже было продемонстрировано, что экспрессия транскрипционного фактора NeuroD1 – одного из ключевых факторов дифференцировки нейронов во время развития мозга – в кортикальных астроцитах мыши приводит к превращению астроцитов в функциональные нейроны. Примечательно, что такой же эффект экспрессии NeuroD1 в астроцитах удалось пронаблюдать и у приматов. Однако нейроны, полученные из астроцитов под действием NeuroD1, являются преимущественно глутаматергическими, в то время как причиной болезни Хангтингтона является гибель ГАМКергических нейронов. В ходе развития мозга ведущую роль в дифференцировке ГАМКергических нейронов играет другой транскрипционный фактор, Dlx2. Оказалось, что при одновременной экспрессии NeuroD1 и Dlx2 астроциты дифференцируются именно в ГАМКергические, а не глутаматергические нейроны. Стоит отметить, что генетические конструкции, необходимые для одновременной экспрессии NeuroD1 и Dlx2, были доставлены в астроциты в составе частиц аденоассоциированного вируса, который уже был одобрен FDAкак безопасный переносчик генетических конструкций в генной терапии.

Как сообщают авторы исследования, 80% астроцитов, инфицированных аденоассоциированным вирусом, непосредственно превратились в ГАМКергические нейроны, а оставшейся популяции астроцитов оказалось вполне достаточно, чтобы восполнить численность клеток этого типа. «Новорождённые» ГАМКергические нейроны оказались полностью функциональными с точки зрения электрофизиологии и успешно формировали синапсы с другими нейронами. Самое удивительное, что страдающие от болезни Хангтингтона мыши, получившие описанную выше генную терапию, постепенно восстановили нормальные моторные навыки и по продолжительности жизни заметно превосходили больных мышей из контрольной группы. Впрочем, несмотря на впечатляющие и обнадёживающие результаты, перенос описанной стратегии лечении болезни Хангтингтона с модельных мышей на реальных пациентов остаётся весьма непростой задачей будущего.

Текст: Елизавета Минина

Wu, Z., Parry, M., Hou, X. et al. Gene therapy conversion of striatal astrocytes into GABAergic neurons in mouse models of Huntington’s disease. Nat Commun 11, 1105 (2020).