Исследователи предсказывают факторы конверсии клеток

Новый вычислительный метод позволяет точно предсказывать, как одна субпопуляция клеток может быть преобразована в другую. Метод обладает большим потенциалом для регенеративной медицины, например, для замены клеточных субпопуляций, утраченных в ходе болезни, отмечает профессор Антонио дель Сол, руководитель группы вычислительной биологии Люксембургского центра системной биомедицины (LCSB).

В сотрудничестве с исследователями болезни Паркинсона из Каролинского института (Швеция) учёные показали, что на основе вычислительных предсказаний нейральные стволовые клетки можно перепрограммировать и в итоге преобразовать в желаемый подтип нейронов. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.

Клетки одного типа могут иметь тонкие различия в генетической активности, влияющие на их функцию и формирующие разные субпопуляции. Например, при болезни Паркинсона отмирает не все дофаминергические нейроны, а только их определённый подтип. «Идентичность конкретного клеточного подтипа характеризуется и поддерживается несколькими взаимодействующими регуляторными генами», — поясняет дель Сол.

Для решения этой проблемы команда разработала вычислительную платформу TransSyn. Её предсказания основаны на программах экспрессии генов отдельных клеток в популяции. Платформа ищет тонкие различия между клеточными подтипами, выявляя синергетически взаимодействующие регуляторные гены — «транскрипционные ядра», характеризующие каждый подтип. Эти данные позволяют перейти к лабораторным применениям, таким как конверсия одного клеточного подтипа в другой с помощью специфических факторов, изменяющих профили экспрессии генов.

На основе предсказаний, сделанных в Люксембурге, шведские исследователи преобразовали человеческие нейроэпителиальные стволовые клетки (hNES-клетки) из заднего мозга в прогениторы дофаминергических нейронов среднего мозга, способные развиться в дофаминергические нейроны. «Это может оказаться стратегией клеточной терапии при болезни Паркинсона», — утверждает дель Сол.

Тестирование предсказаний в лаборатории

Люксембургские исследователи продолжают тестировать применимость своей платформы в сотрудничестве с Институтом Гладстона (США). Американские учёные ищут эффективный способ преобразования клеток сердца правого желудочка в клетки левого желудочка и наоборот, поскольку эти два подтипа демонстрируют тонкие различия в профилях экспрессии генов и, следовательно, функциональной активности. «У нас уже есть предсказания. Наши коллеги в США начнут эксперименты в ближайшие недели», — сказал дель Сол.