Стволовые клетки предскажут эффективность лекарств против Альцгеймера

Почему некоторые лекарственные препараты против болезни Альцгеймера на животных моделях эффективны, а в клинических испытаниях на людях нет? Группе ученых из Боннского университета (англ. University of Bonn) и биомедицинского предприятия LIFE & BRAIN GmbH удалось доказать, что результаты проделанных испытаний на животных моделях и клеточных линиях используемых до недавнего времени, вряд ли можно отнести к процессам, протекающим в мозге человека. Исходя из этого ученые пришли к выводу, что тестирование препаратов должно проводиться исключительно на человеческих нервных клетках.

Результаты их исследования были опубликованы Cell Press в журнале Stem Cell Reports.

В головном мозге пациентов с болезнью Альцгеймера образуются отложения, состоящие в основном из бета-амилоида, который очень вреден для нервных клеток. Поэтому ученые находятся в поиске фармацевтических соединений, которые смогут предотвратить образование этих опасных белков. В моделях на животных, некоторые нестероидные противовоспалительные препараты понижали образование бета-амилоида. Тем не менее, в последующих клинических исследованиях этим препаратам не удалось продемонстрировать какой-либо значимый эффект.

«Причины этих отрицательных результатов оставались неясными в течение длительного времени», — говорит доктор Оливер Брюстле, директор Института реконструктивной нейробиологии (англ. Institute for Reconstructive Neurobiology) при Боннском университете и главный исполнительный директор LIFE & BRAIN GmbH. «Примечательно, что эти соединения не проверялись непосредственно на фактических клетках-мишенях человеческих нейронов», — добавляет ведущий автор исследования доктор Джером Мертенс из команды профессора Брюстле, который в настоящее время работает в Laboratory of Genetics в Ла-Хойя (США).

А все это потому, что до недавнего времени очень трудно было получить живые человеческие нейроны. Тем не менее, с учетом последних достижений в исследованиях стволовых клеток стало возможным вывести безграничное количество клеток головного мозга благодаря процедуре биопсии кожи или других типов взрослых клеток.

Ученые превратили клетки кожи в нервные клетки

Теперь же, группе исследователей из Института реконструктивной нейробиологии и Медицинского центра при Боннском университете вместе с коллегами из LIFE & BRAIN GmbH и Лёвенского католического университета (англ. University of Leuven) удалось получить такой тип человеческих нервных клеток. Исследователи использовали клетки кожи двух пациентов с семейной формой болезни Альцгеймера, чтобы произвести так называемые индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (IPS клетки), путем перепрограммирования тела клетки в квази-эмбриональное состояние. Затем, они превратили нервные клетки в так называемые «клетка — мастер на все руки».

Используя эти человеческие нейроны ученые протестировали несколько соединений в группе нестероидных противовоспалительных препаратов. В качестве контроля исследователи использовали нервные клетки, которые они получили от здоровых плюрипотентных клеток доноров. И в нервных клетках, полученных от пациентов с болезнью Альцгеймера и в контрольных клетках, нестероидные противовоспалительные препараты, которые ранее давали положительный результат в животных моделях и клеточных линиях, как правило, используемых для скрининга лекарственных средств, практически не показали никакого эффекта: когда в клинических испытаниях клетки обрабатывали определенными дозами этих соединений, значение вредного бета-амилоида, который формирует опасное скопление в головном мозге оставалось неизменным.

Обменные процессы в животных моделях отличаются от людей

«Для того, чтобы предсказать эффективность препаратов против Альцгеймера, такие тесты должны выполняться непосредственно на пораженных болезнью человеческих нервных клетках», — заключает коллега профессора Брюстле доктор Филипп Кох, возглавлявший данное исследование.

Почему нестероидные противовоспалительные препараты снижают риск образования опасного скопления в экспериментах на животных и клеточных линиях, но не в человеческих нейронах? Ученые объясняют это с различиями в обменных процессах между этими различными типами клеток.

Ученые надеются, что в будущем, тестирование потенциальных лекарственных препаратов для лечения болезни Альцгеймера будет проводится с использованием нейронов, полученных из плюрипотентных клеток пациентов.

«В среднем, разработка одного препарата занимает 10 лет», — говорит профессор Брюстле. «С помощью специфических нервных клеток пациента в качестве тестовой системы, вложение фармацевтических компаний и утомительный поиск необходимых лекарственных препаратов против болезни Альцгеймера может быть значительно упрощен».