Νευρολογικές διαταραχές, όπως τραύμα, εγκεφαλικό επεισόδιο, επιληψία και διάφορες νευροεκφυλιστικές ασθένειες, συχνά οδηγούν σε μόνιμη απώλεια νευρώνων, προκαλώντας σημαντικές βλάβες στη λειτουργία του εγκεφάλου. Οι τρέχουσες θεραπευτικές επιλογές είναι περιορισμένες, κυρίως λόγω της πρόκλησης της αντικατάστασης των χαμένων νευρώνων. Ο άμεσος νευρωνικός επαναπρογραμματισμός, μια πολύπλοκη διαδικασία που περιλαμβάνει την αλλαγή της λειτουργίας ενός τύπου κυττάρου σε άλλο, προσφέρει μια πολλά υποσχόμενη στρατηγική.
Στην κυτταρική καλλιέργεια και σε ζωντανούς οργανισμούς, τα νευρογλοιακά κύτταρα – τα μη νευρωνικά κύτταρα στο κεντρικό νευρικό σύστημα – έχουν μετατραπεί επιτυχώς σε λειτουργικούς νευρώνες. Ωστόσο, οι διαδικασίες που εμπλέκονται σε αυτόν τον επαναπρογραμματισμό είναι πολύπλοκες και απαιτούν περαιτέρω κατανόηση. Αυτή η πολυπλοκότητα αποτελεί πρόκληση, αλλά και κίνητρο, για τους ερευνητές στον τομέα της νευροεπιστήμης και της αναγεννητικής ιατρικής.
Τροποποιήσεις στο επιγονιδίωμα
Δύο ομάδες, η μία με επικεφαλής την Magdalena Götz, Πρόεδρο Physiological Genomics στο LMU, Επικεφαλής του Τμήματος Κέντρου Βλαστοκυττάρων στο Helmholtz Munich και ερευνήτρια στο SyNergy Cluster of Excellence, και η άλλη με επικεφαλής τον Boyan Bonev στο Helmholtz Pioneer Campus, εξερεύνησαν τους μοριακούς μηχανισμούς που παίζουν όταν τα νευρογλοιακά κύτταρα μετατρέπονται σε νευρώνες από έναν μόνο μεταγραφικό παράγοντα. Τα ευρήματα δημοσιεύονται στο περιοδικό Nature Neuroscience.
Συγκεκριμένα, οι ερευνητές εστίασαν σε μικρές χημικές τροποποιήσεις στο επιγονιδίωμα. Το επιγονιδίωμα βοηθά στον έλεγχο των γονιδίων που είναι ενεργά σε διαφορετικά κύτταρα σε διαφορετικούς χρόνους. Για πρώτη φορά, οι ομάδες έδειξαν τώρα πόσο συντονισμένη είναι η επανακαλωδίωση του επιγονιδιώματος, που προκαλείται από έναν μόνο παράγοντα μεταγραφής.
Χρησιμοποιώντας νέες μεθόδους στο προφίλ του επιγονιδιώματος, οι ερευνητές εντόπισαν ότι μια μεταμεταφραστική τροποποίηση του επαναπρογραμματισμού νευρογενούς μεταγραφικού παράγοντα Neurogenin2 επηρεάζει βαθιά την επιγενετική επανακαλωδίωση και τον επαναπρογραμματισμό των νευρώνων. Ωστόσο, ο μεταγραφικός παράγοντας από μόνος του δεν είναι αρκετός για τον επαναπρογραμματισμό των νευρογλοιακών κυττάρων.
Σε μια σημαντική ανακάλυψη, οι ερευνητές εντόπισαν μια νέα πρωτεΐνη, τον μεταγραφικό ρυθμιστή YingYang1, ως βασικό παράγοντα σε αυτή τη διαδικασία. Το YingYang1 είναι απαραίτητο για να ανοίξει η χρωματίνη για επαναπρογραμματισμό, στο οποίο άκρο αλληλεπιδρά με τον παράγοντα μεταγραφής.
«Η πρωτεΐνη YingYang1 είναι ζωτικής σημασίας για την επίτευξη της μετατροπής από αστροκύτταρα σε νευρώνες», εξηγεί ο Götz. «Αυτά τα ευρήματα είναι σημαντικά για την κατανόηση και τη βελτίωση του επαναπρογραμματισμού των νευρογλοιακών κυττάρων σε νευρώνες, και έτσι μας φέρνουν πιο κοντά σε θεραπευτικές λύσεις».