Направленная трансформация астроцитов коры головного мозга в функциональные нейроны определённых подтипов

Астроциты постнатальной коры головного мозга можно перепрограммировать in vitro в нейроны посредством принудительной экспрессии нейрогенных транскрипционных факторов, что открывает новые возможности для потенциального использования эндогенных астроцитов в восстановлении мозга. Однако в предыдущих исследованиях нейроны, производные от астроцитов, не формировали функциональных синапсов, что существенно ограничивало возможность функционального нейрогенеза. Поэтому оставалось неизвестным, можно ли направить нейроны, полученные из перепрограммированных астроцитов, к формированию различных идентичностей нейрональных подтипов посредством селективной экспрессии разных детерминант нейрогенной судьбы. В настоящей работе показано, что сильная и стабильная экспрессия детерминант нейрогенной судьбы, обеспечиваемая устойчивыми к сайленсингу ретровирусными векторами, направляет астроциты постнатальной коры in vitro к созреванию в полностью функциональные нейроны, формирующие синапсы. Важно, что выбор нейромедиаторного фенотипа нейронов, производных от астроцитов, можно контролировать селективной экспрессией различных нейрогенных транскрипционных факторов: принудительная экспрессия детерминанты судьбы дорсального телэнцефалона нейрогенина-2 (Neurog2) направляет кортикальные астроциты к образованию глутаматергических нейронов, формирующих синапсы; напротив, детерминанта судьбы вентрального телэнцефалона Dlx2 индуцирует ГАМКергическую идентичность, хотя общая эффективность нейронального перепрограммирования, опосредованного Dlx2, значительно ниже, чем при использовании Neurog2, что указывает на более высокую способность кортикальных астроцитов отвечать на детерминанту судьбы дорсального телэнцефалона. Интересно, однако, что перепрограммирование астроцитов в направлении образования ГАМКергических нейронов значительно облегчалось, если перед трансдукцией Dlx2 астроциты предварительно расширяли в виде нейросферных клеток. Важно, что этот подход, включающий расширение в условиях нейросфер и последующее перепрограммирование с помощью различных нейрогенных транскрипционных факторов, может быть также применён к реактивным астроцитам, выделенным из повреждённой коры головного мозга взрослых животных, что позволяет избирательно генерировать...