Прямое нейрональное репрограммирование in situ: эффективность существующих подходов и их возможная оптимизация

Прямое нейрональное репрограммирование (трансдифференцировка) in situ глиальных клеток – астроцитов и микроглии – получило мощный импульс к развитию в качестве потенциального регенеративного подхода при терапии целого ряда заболеваний и травм ЦНС. Нервная система высших млекопитающих обладает ограниченной способностью к восстановлению; тяжелые травмы ЦНС или нейродегенеративные процессы способны серьезно повлиять на качество жизни пациентов, приводя к инвалидизации вследствие необратимых двигательных и когнитивных нарушений. Восстановление утраченных нейронов in situ, основанное на прямом репрограммировании глиальных клеток нервной системы без промежуточной стадии плюрипотентности, представляется наиболее привлекательным с точки зрения медицинской трансляции подходом. Способность астроглии интенсивно пролиферировать в ответ на повреждения нервной ткани выделяет этот тип эндогенных и близких по происхождению к нейронам клеток как хороших кандидатов для трансдифференцировки в нейроны, тем более что разными авторами in vitro и in vivo уже показана возможность нейронального прямого репрограммирования астроцитов. В качестве потенциальной терапевтической стратегии уже зарекомендовало себя применение сверхэкспрессии пронейрональных транскрипционных факторов (ТФ), таких как NeuroD1–4, NeuroG2, Ascl1, Dlx2, в том числе факторов-пионеров, способных распознавать целевые последовательности в «закрытом» хроматине и активировать транскрипцию «молчащих» генов. Применяется также блокирование действия ТФ PTB и REST (RE1-Silencing Transcription factor) c помощью микроРНК, дополнительное воздействие с помощью малых молекул или различных биоматериалов. Однако эффективность прямого репрограммирования in situ ограничивается целым рядом факторов, в числе которых специфичность используемых систем доставки трансгена в клетку, специфичность и активность применяемых промоторов, область мозга, в которой происходит трансдифференцировка, факторы, влияющие на перестройку клеточного метаболизма, влияние микроокружения и т.д. Для оценки репрограммирования in situ, где присутствует большое количество типов клеток, требуется мониторинг и точная фенотипическая характеризация субпопуляций клеток, проходящих трансдифференцировку, подтверждающая факт репрограммирования астроглии в нейроны и их последующую интеграцию в ЦНС. В обзоре рассмотрены и обобщены наиболее эффективные стратегии нейронального репрограммирования, способы визуализации процесса трансдифференцировки, а также акцентировано внимание на существующих препятствиях для эффективной нейрональной конверсии и возможных подходах для их преодоления.