При нейродегенеративных болезнях в нейронах накапливаются токсичные белки, из-за которых нервные клетки начинают плохо работать и, в конце концов, гибнут. Разным нейродегенеративным болезням соответствуют разные белки, и накапливаются они в первую очередь в разных мозговых отделах. Так, при болезни Паркинсона главными жертвами становятся дофамин-синтезирующие нейроны так называемой чёрной субстанции – участка мозга, управляющего движениями. Кроме того, чёрная субстанция входит в систему подкрепления – комплекса нервных центров, отвечающих за удовольствие от награды и мотивацию.

Из-за гибнущих нейронов чёрной субстанции человек перестаёт контролировать работу мышц, у него начинается тремор и т. д.; на поздних стадиях болезни появляются когнитивные и эмоциональные нарушения. Больного можно поддержать лекарственными препаратами, которые помогают сохранить достаточный уровень дофамина, скомпенсировать утрату нейронов, которые его синтезируют – чтобы дофамина хватало другим нейронам, которые ещё живы и которые используют его в нейронных цепочках. Однако лечения как такового для болезни Паркинсона нет (как, впрочем, и для других подобных заболеваний). Вылечить больного с болезнью Паркинсона означало бы остановить гибель нейронов, или сделать так, чтобы на место погибших пришли другие.

Восстановить численность нейронов можно с помощью стволовых клеток, вводя их прямо в мозг. Стволовые клетки можно взять либо у какого-то донора, либо от самого больного. Во втором случае берут обычные зрелые клетки, например, кожи, и с помощью молекулярных процедур обращают их развитие вспять, чтобы специализированные клетки забыли свою специализацию и вернулись в стволовое состояние. Теперь им опять дают молекулярные инструкции, которые направляют их по нервному пути развития – так из клеток кожи можно получить клетки-предшественники нейронов. Но хотя этот метод уже проверяют в клинических исследованиях, здесь остаётся много проблем, начиная от времени и стоимости такого клеточного перепрограммирования и заканчивая сомнениями, не будет ли от перепрограммированных клеток побочных эффектов.

Другой способ – превратить в нейроны вспомогательные клетки мозга под названием астроциты. Они помогают нейронам работать, поддерживают их, служат клетками-няньками, но не только – в последнее время появляются работы, в которых говорится, что астроциты напрямую регулируют импульсы, которыми обмениваются нервные клетки. Функции любой клетки зависят от генов, которые в ней работают, а активность генов зависит от регуляторных белков. Поэтому можно представить, как мы берём астроциты и переключаем в них гены – так, чтобы заработали те гены, которые превратят астроциты в нейроны.

Именно так и сделали исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего. Они определили белок, который не даёт синтезироваться другим белкам, которые могли бы превратить клетку в нейрон: если этот белок отключали, то в нейроны превращались даже соединительнотканные клетки фибробласты. Затем лабораторных мышей модифицировали генетически так, чтобы «антинейронный» белок можно было отключить, причём только в астроцитах –и когда его отключали, астроциты начинали превращаться в нейроны: они начинали синтезировать белки, характерные для нейронов, и таких белков в них становилось со временем всё больше. Причём в разных зонах мозга из астроцитов получались разные нейроны, и в чёрной субстанции астроциты превращались в нервные клетки, синтезирующие дофамин.

Но могут ли такие нейроны встраиваться в нервные цепи и выполнять обычные нейронные функции? Чтобы это проверить, мышам вводили токсичное вещество, которое избирательно убивало дофаминовые нейроны в чёрной субстанции – мыши как будто заболевали болезнью Паркинсона. Когда у таких мышей астроциты начинали превращаться в нейроны, то у животных не просто повышалось число дофаминовых нейронов и общий уровень дофамина в мозге, у них также улучшались движения. То есть новые нейроны вполне были способны заменить собой погибшие и ослабить симптомы болезни.

Правда, здесь нужно подчеркнуть несколько «но». Во-первых, «болезнь Паркинсона» у мышей была всё-таки не такой, как у людей – у животных её симптомы вызывали иначе, чем когда она своим обычным образом развивается в человеческом мозге. Во-вторых, превращая астроциты в нейроны, хорошо бы понять, не вредит ли мозгу убыль астроцитов, и насколько стабильными получаются новые нейроны – не начнут ли они потом превращаться обратно во вспомогательные астроциты и не начнут ли вообще гибнуть.

Наконец, если говорить о каких-то клинических перспективах, то нужно подумать о том, как целенаправленно перенастраивать астроциты в мозге больного, не используя методов генетического редактирования.

Полностью результаты экспериментов опубликованы в Nature.