Neurodegenerative diseases are intricate pathological conditions characterized by the progressive degeneration and death of neurons in the nervous system. Consequently, researchers are increasingly focusing on strategies that utilize combinations of bioactive chemical compounds to convert other, more stable cell types into functional neurons. Chemical conversion has shown promise, particularly in models consisting solely of astrocytes; however, more realistic experimental systems include various cell types whose interactions may influence the response to chemical conversion. In this study, we investigated the impact of a multicomponent chemical cocktail on cells in mixed astro-neuronal cultures derived from the hippocampus of transgenic mice from the 5xFAD line, a genetic model of Alzheimer's disease (AD). Additionally, we recreated a model that simulates the reduction in ACE2 receptor activity observed in COVID-19 patients, which occurs due to internalization of the receptor after it binds to the coronavirus in order to study the consequences of chemical conversion upon disruption of this enzyme activity in the brain. Our findings indicate that the increase in neuronal density and the emergence of new neurons following exposure to the conversion cocktail in complex multicomponent cell systems become apparent only at later time points in cultures derived from non-transgenic animals, as well as in cultures from the 5xFAD mouse line. This may be attributed to the natural rise in astroglial levels during culture degradation. Notably, ACE2 inhibition significantly impacts the morphology of individual astrocytes and neurons. When we assessed the effects of the chemical cocktail, we observed that its efficacy was influenced by both the transgenic status of the culture and the timing of the conversion cocktail administration in relation to ACE2 inhibition. Cultures derived from transgenic animals exhibited higher susceptibility to both the ACE2 inhibitor and the chemical conversion agents.
Нейродегенеративные заболевания – это сложные патологические состояния, при которых наблюдается прогрессирующая гибель нейронов. В связи с этим внимание специалистов привлекают подходы, основанные на использовании комбинаций биоактивных химических соединений для трансформации других, относительно устойчивых типов клеток в полноценные нейроны. Химическая конверсия является перспективным методом, который демонстрирует высокую эффективность в моделях, состоящих исключительно из астроцитов, однако в более реальных модельных системах присутствуют различные типы клеток, и их взаимодействие может изменять ответ на химическую конверсию. В данной работе был исследован эффект действия многокомпонентного химического коктейля на клетки в смешанных астро-нейрональных культурах из гиппокампа трансгенных мышей линии 5xFAD, моделирующих генетически-обусловленную форму болезни Альцгеймера. Также в данном исследовании было смоделировано состояние, имитирующее возможное снижение активности ангиотензин-превращающего фермента 2 (АСЕ2) вследствие его интернализации внутрь клетки после связывания с коронавирусом SARS-CoV2 с целью изучения эффективности химической конверсии при нарушении активности этого фермента в мозге. Полученные данные свидетельствуют, что увеличение нейрональной плотности и появление новых нейронов после действия конверсионного коктейля на сложные многокомпонентные клеточные системы проявляется только на поздних сроках культивирования клеток гиппокампа нетрансгенных животных, а также при использовании культур из гиппокампа мышей линии 5xFAD, когда наблюдается увеличение уровня астроглии. Ингибирование АСЕ2 оказывало существенное влияние на морфологию отдельных астроцитов и нейронов в культурах клеток гиппокампа. При исследовании действия химического коктейля была обнаружена зависимость эффекта от трансгенности культуры и времени введения конверсионного коктейля относительно ингибирования АСЕ2. Культуры клеток, полученные из трансгенных животных, более восприимчивы как к действию ингибитора ACE2, так и к воздействию факторов химической конверсии.