Les scientifiques convertissent les cellules de la peau humaine directement en cellules du cerveau


Les scientifiques convertissent les cellules de la peau humaine directement en cellules du cerveau

En exposant les cellules de la peau à une combinaison particulière de molécules de programmation cellulaire, les scientifiques ont réussi à les convertir en cellules du cerveau qui se comportent comme des cellules indigènes.

Les cellules de la peau humaine (haut) peuvent être converties en neurones épineux moyens (en bas) avec une exposition à la bonne combinaison de microARN et de facteurs de transcription, selon les travaux de Andrew Yoo et ses collègues.

Crédit d'image: Yoo Lab

L'étude est inhabituelle parce que, contrairement à de nombreuses techniques de conversion de cellules, les cellules ne sont pas retournées au stade de la cellule souche - elles se sont converties directement en cellules du cerveau - évitant ainsi le risque de produire de nombreux autres types de cellules.

Et l'étude est unique, car l'équipe a réussi à reprogrammer les cellules de la peau pour devenir un type particulier de cellules du cerveau au lieu d'une gamme de cellules du cerveau.

Rédaction dans le journal Neuron , Les chercheurs de l'École de médecine de l'Université de Washington à St. Louis (WUSTL), MO, rapportent comment ils ont utilisé une combinaison particulière de microARN et de facteurs de transcription pour reprogrammer les cellules de la peau dans un type particulier de cellules du cerveau connues sous le nom de neurones épineux moyens.

Les neurones épineux moyens qu'ils ont produits - qui ont survécu pendant au moins 6 mois après l'injection dans le cerveau de la souris - sont importants pour contrôler le mouvement et sont le principal type affecté dans la maladie de Huntington.

La maladie de Huntington est une maladie génétique héréditaire qui provoque des mouvements involontaires et un déclin graduel de la capacité mentale. Les patients atteints de la maladie - qui commence généralement à l'âge moyen - peuvent vivre 20 ans après l'apparition des symptômes, bien qu'ils s'aggravent progressivement.

Les cellules converties ont montré des propriétés de cellules natives

L'auteur principal, le Dr Andrew S. Yoo, professeur adjoint de biologie du développement chez WUSTL, affirme non seulement que les nouvelles cellules survivent dans le cerveau de la souris, mais elles ont également montré des propriétés similaires aux cellules indigènes:

Ces cellules sont connues pour étendre les projections dans certaines régions du cerveau. Et nous avons trouvé les cellules humaines transplantées également connectées à ces cibles distantes dans le cerveau de la souris. C'est un point de repère sur cet article."

Parce qu'ils ont utilisé des cellules adultes de la peau humaine dans l'étude - et pas des cellules de souris ou des cellules humaines à un stade antérieur de développement - l'équipe croit que le travail montre le potentiel d'utilisation des cellules propres des patients dans la médecine régénératrice. Ceci est important parce que les thérapies peuvent utiliser des cellules facilement disponibles et éviter le problème du rejet immunitaire.

Pour leur étude, le Dr Yoo et ses collègues ont cultivé les cellules de la peau dans un environnement qui imite celui des cellules du cerveau. Dans les travaux antérieurs, ils avaient déjà découvert que l'exposition des cellules de la peau à deux petites molécules d'ARN appelées miR-9 et miR-124 peut les transformer en différents types de cellules du cerveau.

Bien qu'ils essayent toujours de déterminer exactement ce qui se passe, l'équipe croit que les deux petites molécules d'ARN ouvrent l'ADN bien serré dans les cellules qui contiennent des instructions pour fabriquer des cellules du cerveau, permettant aux gènes propres à leur développement et à leur fonction d'être activés.

Après avoir prouvé que l'exposition à ces petites molécules d'ARN convertit les cellules de la peau en un mélange de cellules du cerveau, l'équipe a commencé à affiner les signaux chimiques. Ils ont fait cela en ajoutant des molécules appelées facteurs de transcription qu'ils savaient déjà étaient présents dans la partie du cerveau où les neurones épineux moyens sont abondants.

Les facteurs de transcription guident les cellules pour devenir un type spécifique

Co-premier auteur Matheus B. Victor, un étudiant diplômé en neuroscience, dit qu'ils croient que les petites molécules d'ARN sont "faire le levage lourd", et:

Ils amorcent les cellules de la peau pour devenir des neurones. Les facteurs de transcription que nous ajoutons guident les cellules de la peau pour devenir un sous-type spécifique, dans ce cas, des neurones épineux moyens. Nous pensons que nous pourrions produire différents types de neurones en changeant les différents facteurs de transcription."

L'équipe a également montré que lorsque les cellules de la peau sont exposées uniquement aux facteurs de transcription, sans les petites molécules d'ARN, les cellules de la peau ne se convertissent pas avec succès.

L'équipe a également mené des tests approfondis pour montrer que les nouvelles cellules du cerveau avaient les signes des neurones épineux moyens natifs. Ils ont exprimé les bons gènes pour leur type spécifique et n'ont pas exprimé de gènes pour d'autres types de neurones.

Et, lorsqu'ils ont été transplantés dans le cerveau des souris, les cellules converties ressemblaient à des neurones épineux moyens natifs et se comportaient comme eux.

L'équipe utilise maintenant des cellules de la peau de patients atteints de la maladie de Huntington et les transforme en neurones épineux moyens en utilisant leur nouvelle approche. Ils prévoient également d'injecter les cellules dans des souris avec la maladie.

L'étude a été financée par divers organismes, dont les National Institutes of Health (NIH).

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