Bakgrunn: Med gjær som kreftpasient

Ett av menneskets genetiske søskenbarn er bakegjær. Derfor kan gjæren gjøre tjeneste som forsøkskanin i kreftforskning.

Publisert
Noen tusen små gjærmutanter skal vekkes opp fra vinterdvalen på bunnen av en fryser, fôres med blant annet vann og sukker – og deretter behandles med cellegift. Hvem av dem vil overleve? Hvem vil dø? (Foto: Geir Mogen)
Noen tusen små gjærmutanter skal vekkes opp fra vinterdvalen på bunnen av en fryser, fôres med blant annet vann og sukker – og deretter behandles med cellegift. Hvem av dem vil overleve? Hvem vil dø? (Foto: Geir Mogen)

Laboratoriemedhjelper Bergfrid har travle dager.

Hun har ansvaret for å gi tusenvis av små kreftpasienter dagens dose cellegift – og deretter sjekke hvordan de reagerer på giften: Dør de av den? 

La oss berolige: Bergfrid er en robot, og pasientene er celler fra helt alminnelig bakegjær. De har strengt tatt ikke kreft heller.

Men bakegjær? Det er ikke så rart som det kan høres ut.

– Når vi ser på genene, er faktisk menneske og bakegjær søskenbarn, slår Marit Otterlei fast. Hun er professor i molekylærmedisin ved NTNU.

Pasienter i vinterdvale

Vi er i en kjemikjeller på NTNU. Her nede brummer store frysebokser med innhold som bare forskere kan komme på å fryse ned – bakterier fra havets bunn, kreftceller og gud vet hva. 

Den ene fryseboksen låses opp, og opp kommer noe som ligner en dypfryst CD-samling. Inne i hvert omslag er det plater med hundrevis av små hull. Og inne i de små hullene sover tusenvis av genmanipulerte bakegjærceller.

Gjæren blir med jevne mellomrom vekket opp av vinterdvalen med blant annet varme og litt sukker, og brukes deretter som modeller under omfattende testing av cellegift. 

Fire etasjer over kjelleren bor roboten Bergfrid. Hun gjør jobben med å dryppe mikroskopiske mengder med cellegift ned i hvert bittelite hull med gjær – og sjekker så hva dette gjør med bakegjæren – to til tre ganger i timen, 18 timer i strekk.

Og ut strømmer tusenvis av grafer om hvilke gjærceller som er døde, delvis levende eller like friske som før. Det er i denne informasjonen forskerne leter etter gull: morgendagens kreftmedisin.

Det var en gang…

For å forstå hvordan gjær kan være modeller for kreftforskning, må vi langt tilbake, nesten til tidenes morgen.

En som kan ta oss dit, heter Per Bruheim. Han er ektemannen til Marit Otterlei og førsteamanuensis i mikrobiell bioteknologi ved NTNU. Seniorforsker Håvard Sletta ved SINTEF Materialer og kjemi er siste blad i trekløveret som begynte arbeidet med å bruke bakegjær i kampen mot kreft.

Inne på Bruheims kontor, i en av hans tykke biologibibler, finnes svaret på hvorfor bakegjær og mennesker er søskenbarn.

– La oss finne et fylogenetisk tre, sier Bruheim, og begynner å bla i de løvtynne sidene.
– Her, sier han, og peker på noe som ligner på et slektstre. – Der er Luca.

En gang for fire milliarder år siden var det nemlig en urcelle som het Luca. Navnet står for last universal common ancestor. Senere splittet urcellen seg i to hovedgreiner. På den ene hovedgreina er dyreriket og sopp (gjær) to sidegreiner ved siden av hverandre.

Det er denne felles forhistorien i en urcelle som gjør at 40 prosent av genene i bakegjær også finnes i mennesket. Det er hovedsakelig gener som regulerer hvordan gjær og mennesker kopierer og reparerer sitt eget arvemateriale, som er like. 

– Derfor har forskning på bakegjær en overføringsverdi til mennesket, sier Bruheim.
 

Det kan høres ut som en enkel konklusjon. Men veien for å kunne slå det fast har vært lang. Sammen med medisinprofessor Hans Krokan fra NTNU har Bruheim, Otterlei og Sletta brukt to år, cirka to millioner kroner og mange søndagsettermiddager med gratis arbeid for å bevise overføringsverdien.

Mutantbiblioteket

Det er mye eksperimentell forskning som kan gjøres med bakegjær. Ett eller flere gener kan lett kuttes ut, eller settes inn. Gjæren vokser raskt, kan lett fryses ned og vekkes til live igjen. Uten at noen hever så mye som et bitte lite etisk øyenbryn. 

– Ettersom gjær og mennesket deler så mange gener, ønsket vi å gjøre cellegiftforskning på gjær, sier Bruheim. 

Trekløveret bestilte derfor et gjærbibliotek med 5500 gjærmutanter fra Tyskland. En mutant vil si at det er gjort en genetisk endring i forhold til den originale gjæren. Det er 5500 gener i gjær, og i gjærbiblioteket er ett og ett gen slått av slik at ingen av de 5500 gjærmutantene er helt like. 

– Vi konsentrerer oss mest om de cirka 2000 bakegjærgenene som er mest like menneskets gener. Vi tester så gjærbiblioteket for å finne om noen mutanter er mer følsomme for cellegift enn andre, forteller Bruheim.

Og det er det. Forskerne har funnet at 225 mutanter er mer følsomme for cellegift enn andre.

Identifiserer gener

Både kreftceller og normale celler har et forsvar som reparerer skader på arvestoffet (DNA). Cellegift skader cellenes DNA, slik at kopieringen av DNA stopper opp. Dersom cellen ikke klarer å kopiere hele sitt DNA før den deler seg, vil dattercellene dø.

Kreftceller deler seg raskere enn andre celler, og har derfor dårligere tid til reparasjon. Det er dette man prøver å utnytte ved bruk av cellegift. Kreftpasienter må ofte utsettes for store doser cellegift, som også dreper mange friske celler i samme slengen.

Målet med gjærprosjektet er å identifisere hvilke gener som er avgjørende for at kreftcellene klarer å reparere seg selv.

Dersom man kan slå av cellenes evne til å reparere seg selv, samtidig som man gir cellegift, vil medisinen virke bedre og man kan bruke lavere doser. Dermed vil også ubehaget med cellegift bli mindre for pasientene.

Kreftmedisin fra fjorden?

Neste skritt på veien blir å teste gjærbiblioteket for nye medisiner. Noen av dem kan Håvard Sletta ha i fryseren. Over flere år har nemlig forskere vært ute på Trondheimsfjorden i båt, og hentet opp over tolv tusen bakterier.

Blant dem finnes det bakteriertyper som lager stoffer som dreper kreftceller.

Som om ikke kreftdrepende bakterieekstrakter fra Trondheimsfjorden er nok – forskerne har enda flere kort i ermet. Otterlei er kvinnen bak firmaet APIM Therapeutics som har utviklet en helt ny type kreftbehandling.

Den går ut på å redusere kreftcellens evne til å reparere seg selv.

Med på gjærforskerlaget er også NTNU-professorene Eivind Almås (systembiologi) og Finn Drabløs (bioinformatikk).

Forskerne skal nå teste ut flere av bakterieekstraktene fra Trondheimsfjorden på bakegjæren, og på kreftceller fra mennesket, i kombinasjon med metoden fra APIM Therapeutics.

– Vi tror at kombinasjonen av alt dette kan bli veldig interessant, sier Marit Otterlei.