استفاده از مجموعه‌ای از سلول‌های بنیادی برای درمان بیماری یا جراحت پیش‌تر شامل برداشت این سلول‌ها از بافت جنینی می‌شد، اما در سال ۲۰۰۶، دانشمندان ژاپنی راهی را برای بازگرداندن سلول‌های بالغ به حالت سلول‌های بنیادین شناسایی کردند. سپس با تبدیل شدن آنها به سلول‌های بنیادی پرتوان القایی (iPSCs)، می‌توان آنها را به هر نوع سلولی که برای یک درمان خاص مورد نیاز است، تبدیل کرد. با این حال، این کشف که برنده جایزه نوبل نیز شد، مشکلات خاص خود را دارد.

به نقل از نیواطلس، برای مثال، بخش بزرگی از سلول‌ها ممکن است در این مرحله میانی گیر کنند و کارایی این روش کاهش می‌یابد. در مطالعه اولیه، کمتر از ۰.۱ درصد از سلول‌ها تا آخر راه دوام آوردند و اگرچه این آمار تقریبا ۲۰ سال پس از کشف این روش، به شدت بهبود یافته است و برخی از روش‌ها به ۱۰۰ درصد نزدیک شده‌اند، اما دانشمندان به دنبال راه جایگزین بهتری گشتند.

دانشمندان مؤسسه فناوری ماساچوست راهی را برای حذف مرحله میانی یعنی مرحله سلول‌های بنیادی و تبدیل مستقیم از یک نوع سلول به سلول دیگر پیدا کرده‌اند. نکته قابل توجه این است که بازدهی باورنکردنی آن بیش از ۱۰۰۰ درصد بوده است. به عبارت دیگر، هر سلول منبع، ۱۰ یا بیشتر سلول هدف ارائه می‌دهد.

کیتی گالووی (Katie Galloway)، نویسنده ارشد دو مقاله که این روش جدید را توصیف می‌کنند، می‌گوید: اغلب یکی از چالش‌های برنامه‌ریزی مجدد سلول‌ها این است که آنها ممکن است در حالت‌های میانی گیر کنند. بنابراین، ما از تبدیل مستقیم استفاده می‌کنیم که در آن هر سلول به جای عبور از یک مرحله میانی، مستقیما از یک سلول به یک سلول دیگر تبدیل می‌شود.

فرآیند اولیه شامل مجموعه‌ای از چهار ژن بود که پروتئین‌هایی به نام فاکتورهای رونویسی را کد می‌کنند. قرار دادن آنها در ناقل‌های ویروسی و تحویل آنها به سلول‌های پوست، آنها را به سلول‌های پرتوان القایی تبدیل کرد.

در این مطالعه جدید، محققان با ۶ عامل رونویسی از مطالعات قبلی آزمایش کردند و ترکیب‌های مختلفی را برای یافتن کمترین فاکتورهایی که می‌توانستند مؤثر باشند، امتحان کردند. پس از آزمون و خطای بسیار، آنها ترکیبی از سه مورد را شناسایی کردند که به نام‌های NGN۲، ISL۱ و LHX۳ شناخته می‌شوند که می‌توانند تبدیل را انجام دهند.

محققان این روش را با تبدیل سلول‌های پوست موش به نورون‌های حرکتی آزمایش کردند و شاهد بازدهی بیش از ۱۰۰۰ درصدی بودند. نورون‌های حرکتی به دست آمده، فعالیت الکتریکی قابل تشخیص و سیگنال‌های کلسیمی داشتند که نشان‌دهنده عملکرد آنهاست. در آزمایش‌های بعدی، نورون‌ها به مغز موش‌های زنده پیوند زده شدند که در آن جا با سلول‌های دیگر مغز ارتباط برقرار کردند.

نسخه‌ای از این روش برای سلول‌های انسانی نیز توسعه داده شد، اگرچه در این مرحله راندمان کمتر چشمگیر بود و بین ۱۰ تا ۳۰ درصد مشاهده شد. با این حال، این شروع بهتری است و محققان قصد دارند به کار برای افزایش این کارایی ادامه دهد.

اگر این روش نتیجه‌بخش باشد، یکی از اولین کاربردها می‌تواند رشد نورون‌های جدید برای بیماران مبتلا به بیماری‌های عصبی باشد تا کنترل حرکتی آنها بهبود یابد. پس از آن، این روش به طور بالقوه می‌تواند به انواع دیگر سلول‌ها نیز گسترش یابد.