Omprogrammering av nerveceller i øynene på mus kan gjenopprette synet hos de gamle musene, viser ny studie publisert i Nature.
Omprogrammering av nerveceller i øynene på mus kan gjenopprette synet hos de gamle musene, viser ny studie publisert i Nature.

Blinde mus fikk synet tilbake

Forskere omprogrammerte musenes nerveceller slik at de kunne reparere seg selv.

Hvis du skjærer en meitemark i to, lever den ene enden videre. Og hvis du fjerner et organ fra en sebrafisk, vokser det ut igjen.

Forskere har lenge visst at mange dyr og organismer har en helt utrolig evne til å reparere seg selv.

Den evnen har ikke vi mennesker.

Men fostre kan reparere seg selv i begrenset omfang, men den evnen mister de like etter fødsel.

Aldring har nemlig negative konsekvenser for alle celler og organer i kroppen, og det gjør at vi ikke kan mobilisere reparasjonsevnen.

Men nå har amerikanske forskere funnet ut at det i prinsippet er mulig – i hvert fall på mus.

I en ny studie publisert i tidsskriftet Nature viser forskere at nerveceller i øynene på blinde mus kan omprogrammeres til en mer ungdommelig tilstand, slik at musene kan få synet tilbake.

– Det er et enormt gjennombrudd i aldringsforskning. Det er første gang noen har brukt denne metoden på en organisme som mus, påpeker professor Simon Holst Bekker-Jensen, professor ved Center for Sund Aldring ved Københavns Universitet. Han har selv ikke vært involvert i studien.

Celler kan omprogrammeres

De amerikanske forskerne undersøkte om det var mulig å få de såkalte retinale gangliecellene (RGC-er) tilbake til et yngre stadium, og om det ville gjøre cellene i stand til å fornye seg selv.

RGC-er er nerveceller som finnes i netthinnen og styrer synssansen.

Grønn stær

Kronisk grønn stær medfører skader på synsnerven og utfall i synsfeltet. Hvis det ikke behandles, vil det som regel gjøre at man blir blind.

Økt trykk i øyet øker risikoen for at man får kronisk grønn stær.

Sykdommen forekommer ikke før 40-årsalderen men tiltar deretter med alderen

Kronisk grønn stær er en av de vanligste årsakene til blindhet, men den presise forekomsten er ikke kjent.

Kronisk stær behandles ofte ved å senke trykket i øyet med øyendråper, laser eller operasjon.


Kilde: sundhed.dk

Nervefibre, som er veldig lange tråder, kommuniserer lys- og synsinntrykk fra øynene og dypt inn i hjernen.

Om nervefibrene blir skadet tidlig i utviklingen, kan de overleve og reparere seg selv. Men hvis de skades senere, mister man synet.

Forskerteamet bak studien har funnet ut at tre helt spesielle proteiner, som kan skru gener av og på, kan gi blinde mus synet tilbake.

Forskere har lenge visst at hvilken som helst celle i kroppen kan omprogrammeres til å bli en stamcelle som deretter kan bli til hva som helst. Det kan de få til ved hjelp av disse tre proteinene, som kalles Yamanaka-transkripsjonsfaktorer - også kalt OSK-er.

– Alle cellene våre er spesialisert. Hvis en celle har blitt til en nervecelle, skal den ikke kunne bli til en blodcelle. Men Yamanaka-faktorene nullstiller cellen, og da kan den bli en annen celle, forklarer Bekker-Jensen.

Man kan for eksempel ta en hudcelle, gjøre den til en stamcelle og senere la cellen utvikle seg til en nervecelle i stedet.

– Ved å omprogrammere nervecellene i mus, får de også en reparasjonsevne som vi normalt bare ser hos fostre. Evnen kan aktiveres igjen i den voksne organismen. Det er det geniale, sier Bekker-Jensen.

Illustrasjonen viser hvordan behandlingen og gjendannelse av synet hos mus fungerer. Retinale ganglieceller (RGC-er) overfører visuell informasjon fra øyet til hjernen langs nervefibre som kalles aksoner. Skader på nervefibrene forhindrer kommunikasjonen, noe som fører til blindhet. Forskerne viser i studien at behandling av nerveceller med de såkalte transkripsjonsfaktorene som kalles OSK gjendanner cellene til en ungdommelig tilstand. Behandlingen resulterer i at det kan vokse fram nye nervefibre.
Illustrasjonen viser hvordan behandlingen og gjendannelse av synet hos mus fungerer. Retinale ganglieceller (RGC-er) overfører visuell informasjon fra øyet til hjernen langs nervefibre som kalles aksoner. Skader på nervefibrene forhindrer kommunikasjonen, noe som fører til blindhet. Forskerne viser i studien at behandling av nerveceller med de såkalte transkripsjonsfaktorene som kalles OSK gjendanner cellene til en ungdommelig tilstand. Behandlingen resulterer i at det kan vokse fram nye nervefibre.

Ved hjelp av tre Yamanaka-faktorer i nervecellene i øynene på de voksne, nesten blinde musene kunne forskerne omprogrammere nervecellene til en yngre tilstand.

Musene kunne plutselig skaffe seg nye nervefibre, der noen strakte seg helt til hjernens base. Den samme behandlingen snudde også utviklingen av tapet av nerveceller og gjenopprettet synet hos gamle mus.

Behandling før skaden har skjedd

Professor Bekker-Jensen forklarer at de metodene som forskerne har nå, krever at de omprogrammerer cellene før musene blir helt blinde. Ellers vil ikke nervefibrene kunne vokse ut igjen.

I studien ble den aldersrelaterte sykdommen grønn stær brukt som eksempel, siden den kan føre til uhelbredelig blindhet. Forskerne viser at det er mulig å gjenopprette vevet i mus med grønn stær, noe som man ikke har trodd var mulig tidligere.

– Men hvor langt er vi fra at resultatene kan brukes på mennesker?

– Mange år, svarer Simon Holst Bekker-Jensen.

Likevel er det et skritt i riktig retning. Og første skritt mot å kunne reparere nerveceller etter skaden har skjedd, ifølge professoren.

– Hjernen fungerer dårligere og dårligere med alderen. Demens er i dag ikke mulig å reversere. Men langt inn i fremtiden kan man kanskje bruke ideer fra denne studien til å fornye hjernen, sier Bekker-Jensen.

Å skru gener av eller på

Metylering er kjemiske modifikasjoner av gener som gjør at cellenes DNA har fastlåst skjebnen som celle og ikke kan bli gjort om til andre typer celler. De er altså skrudd av.

Men stamceller har noen enzymer som kalles TET-enzymer som kan fjerne metyleringen (demetylering). Det fører til at gener som normalt er skrudd av, kan skrus på igjen.

Forskerne i studien viser at reparasjonsevnene krever at disse TET-enzymene virker når de tilfører Yamanaka-faktorene. Det betyr altså at demetylering av inaktiverte gener er et nøkkelskritt i foryngelsen av celler.


Kilde: Simon Holst Bekker-Jensen, professor i aldringsforskning ved Center for Sund Aldring ved Københavns Universitet.

I en annen artikkel i tidsskriftet Nature skriver forskeren Andrew Huberman at resultatene kan bli relevante for mennesker. Han har selv ikke vært involvert i studien, men har kvalitetssjekket den for tidsskriftet.

– Framtidig forskning bør ta for seg om OSK-uttrykk kan ha den samme bemerkelsesverdige effekten på nevroner andre steder i hjernen og ryggmargen, skriver Huberman, professor ved Institutt for nevrobiologi ved Stanford University School of Medicine.

Manipulasjon av celler kan utvikle seg til kreft

Når forskerne manipulerer celler, er det en kjent utfordring de må ta høyde for:

Hvis de vil gjendanne noe, må de først få cellene til å gå noen skritt tilbake i utviklingen sin.

Det er det Yamanaka-faktorene brukes til. En gruppe av fire såkalte transkripsjonsfaktorer – Oct4, Sox2, Klf4 og C-Myc – kan la modne celler gjendannes til en umoden tilstand.

Men så snart forskerne begynner å tukle med cellers identitet, kan det gå én av to veier:

Enten kan det føre til at cellene reparerer seg selv, eller så kan det føre til kreftsvulster fordi cellene igjen får evnen til å dele seg.

– Det er problematisk, men det er en balanse forskerne er klar over. De har prøvd å skru på Yamanaka-faktorene i alle cellene i en voksen mus, og da utvikler den kreften, sier professor Simon Holst Bekker-Jensen.

Heldigvis fant forskerne ut at de kunne omgå farene ved å bare uttrykke tre av Yamanaka-faktorene: Oct4, Sox2 og Klf4 (sammen kalt OSK).

Ingen av forsøksmusene fikk kreft.

Referanse:

Yuancheng Lu mfl.: Reprogramming to recover youthful epigenetic information and restore vision, Nature, 2020. Sammendrag DOI: 10.1038/s41586-020-2975-4

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no. Les originalsaken på videnskab.dk her.

Powered by Labrador CMS