Зазвичай, перетворюючи одну клітку на іншу, біологи проводять її через стовбуровий стан. Але можна здійснити таке перетворення і без стовбурової стадії, якщо використовувати один з молекулярних механізмів контролю генетичної активності.
Клітини різних типів можна перетворювати один на одного, але всі методи, які дозволяють це робити, передбачають стадію штучних, або індукованих, плюрипотентних стовбурових клітин. Якщо не вдаватися в подробиці, процедура виглядає так: зрілу, спеціалізовану клітку обробляють якимось молекулярним коктейлем, що змінює активність її генів. В результаті вона повертається в «дитинство», тобто в ембріональний стан, коли у неї ще не було ніякої спеціальної функції, але зате вона могла дати початок клітинам абсолютно будь-якого типу. Потім отриманій стовбуровій клітині дають нові молекулярні інструкції, що направляють її за новим шляхом спеціалізації. За допомогою такого методу можна отримувати, наприклад, нейрони зі сполучних фібробластів.
Однак, як виявилося, можна піти коротшим шляхом і обійтися в перетворенні без стовбурового етапу. Матеус Віктор (Matheus B. Victor) і його колеги з Вашингтонського університету в Сент-Луїсі (США) безпосередньо перетворили людські фібробласти зі шкіри в нейрони, і зробили це за допомогою малих регуляторних РНК. Як відомо, всі клітини нашого організму містять одну і ту ж ДНК, відмінності ж їх один від одного обумовлені тим, що клітинна ДНК працює не вся, а вибірково: в нервовій тканині активні одні гени, в шкірі - інші. Значить, є якісь архівуючі механізми, що не дозволяють непотрібним генам діяти активно. Архівація зазвичай виглядає як щільна упаковка тих чи інших областей ДНК, так що вони стають недоступні для молекулярних машин, що синтезують РНК. Раніше дослідники з'ясували, що на упаковку ДНК найсильнішим чином впливають мікрорегуляторні РНК (мікрорегуляторні РНК самі ніяких білків не кодують, але зате впливають на активність інших генів). Дві з них, miR-9 і miR-124, сприяли розпакуванню ділянок ДНК, необхідних для розвитку нейронів і їх функціонування.
Якщо клітини шкіри забезпечували miR-9 і miR-124, то вони перетворювалися на нервові клітини різного типу. Але, якщо сюди підключали ще деякі транскрипційні фактори (білки, що відповідають за синтез тих чи інших РНК), то отримували вже нейрони певного різновиду. У статті в Neuron автори роботи описують, як їм вдалося перетворити фібробласти шкіри на середні шипикові нейрони зі смугастого тіла мозку, що беруть участь у контролі рухів. Нові клітини і зовні (за морфологією), і внутрішньо (за молекулярним складом і активністю генів) були невідгукнуті від «істинних» нейронів, і після пересадки в мишу вони змогли встановити контакт з потрібними зонами мозку, залишаючись живими і функціонуючими протягом як мінімум шести місяців.
Ті нервові клітини, які вдалося отримати, першими реагують на синдром Хантінгтона. Аномалії в них ведуть до появи неконтрольованих рухів, що є однією з головних ознак хвороби. Тому зараз дослідники хочуть повторити ту ж операцію, але з клітинами шкіри хворих людей: після перетворення в клітинах проявляться «хантінгтонові» генетичні аномалії, і, пересадивши отримані нейрони в мозок, можна буде спостерігати розвиток хвороби в умовах, максимально близьких до природних. (Правда, все одно доведеться враховувати той факт, що хворі людські нейрони будуть сидіти в тваринному мозку.) Те ж саме можна виконати і для інших психоневрологічних захворювань, що виникають через якісь генетичні неполадки.
Метод прямого перепрограмування за допомогою регуляторних РНК і набору транскрипційних факторів може сильно спростити клітинні маніпуляції: перетворення йде в один етап, і можна відразу отримати клітку не просто потрібного типу, а й потрібного різновиду. Варто підкреслити, що мова йде про людські клітини, причому про досить різні - все-таки нейрони сильно відрізняються від фібробластів. Рік тому схожу роботу випускали дослідники з Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі (США), але вони працювали з клітинами нематоди, і перетворення йшло між відносно близькими клітинними видами: клітини горлянки перетворювали на клітини кишечника. Тоді ж висловлювалися сумніви в тому, що така зміна спеціалізації «в один хід» вдасться зробити з сильно несхожими один на одного клітинами; однак, як бачимо, сумніви ці вдалося успішно вирішити.