Неврологические расстройства, такие как травмы, инсульты, эпилепсия и различные нейродегенеративные заболевания, часто приводят к постоянной потере нейронов, вызывая значительные нарушения в работе мозга. Текущие варианты лечения ограничены, в первую очередь из-за сложности замены утраченных нейронов.

Прямое нейронное перепрограммирование — сложная процедура, включающая изменение функции одного типа клеток на другой — предлагает многообещающую стратегию.

В клеточной культуре и в живых организмах глиальные клетки — ненейрональные клетки центральной нервной системы — 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.

Изменения в эпигеноме
Две команды, одну из которых возглавляла Магдалена Гётц, заведующая кафедрой физиологической геномики в Университете Людвига-Максимилиана, руководитель отдела стволовых клеток в Университете Гельмгольца в Мюнхене и научный сотрудник кластера передового опыта SyNergy, а другую возглавлял Боян Бонев из Пионерского кампуса Университета Гельмгольца, исследовали молекулярные механизмы , действующие при преобразовании глиальных клеток в нейроны под действием одного фактора транскрипции.

Результаты опубликованы в журнале Nature Neuroscience .

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 идентифицировали новый белок, транскрипционный регулятор YingYang1, как ключевого игрока в этом процессе. YingYang1 необходим для открытия хроматина для перепрограммирования, для чего он взаимодействует с фактором транскрипции.

«Белок YingYang1 имеет решающее значение для достижения конверсии астроцитов в нейроны», — объясняет Гётц. «Эти открытия важны для понимания и улучшения перепрограммирования глиальных клеток в нейроны, и, таким образом, приближают нас к терапевтическим решениям».