Стволовые клетки можно использовать не только в восстановительных, регенерационных целях, но и для изучения развития той или иной ткани или органа. Хотя более-менее сложный орган получить целиком из стволовых клеток сейчас пока нельзя (хотя попытки предпринимаются), с их помощью мы всё же можем узнать, какие превращения проходят клетки этого органа. А поскольку множество патологий связано как раз с тем, что в процессе развития что-то идёт не так, то ли по генетическим, то ли по каким ещё причинам, стволовые клетки оказываются мощным инструментом, позволяющим узнать все тайны болезни. Кроме того, с их помощью можно получить культуру больных клеток, которую можно наблюдать вживую, не внедряясь в организм больного.

Человеческие нейроны, полученные из клеток кожи через стадию индуцированных стволовых клеток. (Фото University of Michigan.)

Не будет преувеличением сказать, что психоневрологические патологии — одни из самых загадочных болезней. Понятно, что они начинаются из-за каких-то неполадок в нейронном устройстве мозга, из-за того, что нейроны как-то не так работают, не так соединены друг с другом и т. д., но вот что именно является причиной патологии — об этом остаётся только догадываться. (При том что мы можем знать о генетических особенностях того или иного расстройства.) Словом, использование стволовых клеток для того, чтобы понять природу болезни, напрашивалось тут само собой. И такую работу проделали учёные из Мичиганского университета (США), которые попытались определить особенности нейронов у больных биполярным расстройством, или маниакально-депрессивным синдромом.

От биполярного расстройства страдают около 200 млн человек по всему миру, и хотя болезнь носит отчётливо наследственные черты, до сих пор не удалось найти ни одного гена, который позволил бы с достаточной вероятностью предсказать её развитие у человека.

Сью О'Шей (Sue O'Shea) и её коллеги использовали метод индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, когда какая-нибудь зрелая клетка (к примеру, клетка кожи), сначала искусственным образом обращается в стволовое эмбриональное состояние, а затем её развитие направляют по тому пути, который интересует исследователя. В данном случае клетки кожи брали у страдающих биполярным расстройством и превращали их в нейроны. Для сравнения ту же самую процедуру проделывали с клетками кожи от здоровых людей.

Учёные думали, что выявление отличий больных нейронов от здоровых займёт не один год. Но разница была более чем заметна, обнаружилась довольно быстро и касалась в первую очередь активности разных генов: у «маниакально-депрессивных» клеток были особенно активны гены, отвечающие за кальциевые ионные каналы в клеточной мембране.

Ионы кальция — одно из средств общения нервных клеток между собой. Кальциевые сигналы играют важную роль в развитии нервных клеток и формировании нейронных сетей. Более того, известно, что шизофрения и биполярное расстройство развиваются на фоне плохо функционирующих кальциевых каналов. Когда же к клеткам добавляли какой-нибудь из литиевых препаратов, используемых для подавления симптомов биполярного расстройства, то функции кальциевых каналов приходили в норму. То есть литий, так сказать, изменял восприятие клетками кальциевых сигналов и саму динамику этих сигналов.

И вот теперь аномалии с кальциевыми каналами были замечены на молекулярно-генетическом уровне и в реальном времени, по ходу развития нервных клеток. Кроме того, некоторые гены, о которых исследователи говорят в своей статье, опубликованной в Translational Psychiatry, до сих пор в связи с биполярным расстройством вообще не обсуждались. Гены эти при биполярном расстройстве направляли развивающиеся нейроны по ложному адресу, то есть нейрон попросту оказывался не в той области мозга, которой он был предназначен по своему типу. Подобная нейронная каша, когда клетки оказываются не на своём месте, разумеется, тоже может вносить свой вклад в развитие болезни.

До сих пор биполярное расстройство не имеет однозначно надёжных лекарств, поэтому метод со стволовыми клетками может оказаться очень кстати: раз больные нейроны сильно отличаются от здоровых, то и поиск терапевтических средств будет легче вести. Но вообще, надо полагать, что таким образом удастся многое выяснить не только о биполярном расстройстве, но и о других психоневрологических болезнях, начиная с того, как они на нейронном уровне отличаются друг от друга, и заканчивая методами лечения.

Подготовлено по материалам Мичиганского университета. Изображение на заставке принадлежит Shutterstock.                                 Кирилл Стасевич