Badania nad ideą procesu reprogramowania komórek rozpoczęły się około 1952 r., kiedy to dwóch badaczy – Briggs i King przeszczepiło jądro komórki pochodzącej z blastuli żaby do oocytu pozbawionego własnego materiału genetycznego. Otrzymali w ten sposób zarodek prawidłowo rozwijający się aż do stadium kijanki. Uczeni doszli do wniosku, że różnicowanie się komórek w trakcie rozwoju embrionalnego jest zjawiskiem zmieniającym profil ekspresji genów w sposób nieodwracalny. W latach 60. XX wieku eksperymenty te zostały powtórzone i rozszerzone przez Marie Di Berardino oraz przez Johna Gourdona. Po raz pierwszy wykazano, że nie tylko komórki zarodkowe, ale także komórki dorosłego organizmu posiadają informację genetyczną niezbędną do zainicjowania rozwoju embrionalnego. Także polski zespół Andrzeja Tarkowskiego z Zakładu Embriologii Uniwersytetu Warszawskiego podjął temat reprogramowania komórek. W latach 80. XX wieku prowadził badania polegające na zastąpieniu materiału genetycznego oocytu myszy jądrem z komórki somatycznej. Obaliły one tezę o nieodwracalności losów komórki somatycznej i ostateczności zmian zachodzących w jądrze komórkowym w trakcie rozwoju embrionalnego.

Cudowny „koktajl”
Przełomem w temacie reprogramowania komórek były prace Kazutoshi Takahashi oraz Shinya Yamanaka, którzy w 2006 r. opublikowali pracę wskazującą na możliwość uzyskania komórek o charakterze pluripotentnym z mysich fibroblastów, poprzez nadekspresję czterech czynników transkrypcyjnych: Oct3/4, Sox2, Klf4 oraz c-Myc – nazwanych potem „koktajlem Yamanaki”. Otrzymane komórki posiadały morfologię oraz profil ekspresji genów podobny do komórek embrionalnych i zostały nazwane indukowanymi pluripotentnymi komórkami macierzystymi (ang. induced pluripotent stem cells, iPSC). Rok później analogiczne komórki otrzymali z ludzkich fibroblastów pobranych ze skóry twarzy 38-letniej kobiety. To przełomowe odkrycie, nagrodzone Nagrodą Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny w 2012 r., udowodniło, że los zróżnicowanych komórek somatycznych nie jest ostatecznie zdefiniowany i można go zmieniać. Przyczyniło się także do dynamicznego rozwoju technologii reprogramowania komórek. Konsekwencją tego przełomowego nurtu badań było uzyskanie licznych linii iPSC oraz indukowanych neuronów (ang. induced neurons, iN) od pacjentów z różnymi chorobami układu nerwowego (UN), np. chorobami neurodegeneracyjnymi – chorobą Parkinsona, Alzheimera, Huntingtona i stwardnieniem zanikowym bocznym. Te linie iPSC rzuciły nowe światło na modelowanie patologii układu nerwowego w oparciu o uzyskane z nich neurony, hodowane in vitro. Co istotne technologia reprogramowania dała także nadzieję na wyjście z impasu etycznego medycyny transplantacyjnej opartej o zarodkowe komórki pluripotencjalne. Obecnie tworzenie zarówno modeli chorób, jak i projektowanie skierowanej na nie terapii komórkowej, wykorzystującej iPSC, rozwijają się w błyskawicznym tempie.

Wykorzystanie indukowanych neuronów w modelowaniu i opracowywaniu nowych terapii chorób układu nerwowego
Niewątpliwe korzyści związane z możliwością wykorzystania technologii przeprogramowywania komórek w badaniu chorób układu nerwowego sprawiły, iż w ciągu ostatnich lat opracowano liczne modele takich chorób. Użycie iPSC, uzyskanych od pacjentów cierpiących na dane schorzenie, w wielu przypadkach pozwala na odtworzenie mechanizmów patofizjologicznych choroby i na modelowanie jej przebiegu, uwzględniając przy tym indywidualne tło genetyczne. Najważniejszym celem wykorzystania modeli chorób układu nerwowego, uzyskanych w oparciu o komórki iPSC lub iN, jest ich użycie do poszukiwania nowych leków. Warto bowiem podkreślić, że dotychczasowe wykorzystanie modeli przedklinicznych (modele zwierzęce, linie komórkowe) w opracowywaniu leków przeciwko chorobom UN nie przyniosło oczekiwanych efektów. Ponad 90% substancji, które przeszły przez fazę przedkliniczną, odpadło w testach klinicznych, mających potwierdzić ich specyficzność, skuteczność oraz bezpieczeństwo zastosowania. Związane jest to także z ogromnymi stratami finansowymi i stawia pod znakiem zapytania słuszność wykorzystywania modeli przedklinicznych opartych w głównej mierze o genetycznie modyfikowane zwierzęta oraz unieśmiertelnione komórki ludzkie. W związku z tym rozwiązanie polegające na wykorzystaniu iPSC lub iN stanowi bez wątpienia istotną alternatywę pozwalającą zarówno na rozszerzenie skali testów, jak i zrozumienie patomechanizmów tych chorób.