Mitokondriene er kjent som cellenes kraftverk. De er avgjørende for å forsyne hjernen med energi. Når denne funksjonen svikter, kan det føre til alvorlige lidelser i hjernen.

Et forskerteam ved Universitetet i Bergen (UiB) har nå kunnet studere hvordan genmutasjoner i disse kraftverkene påvirker hjerneceller og andre celletyper. Til det har de brukt mini-hjerner.

Arbeidet er ledet av Kristina Xiao Liang ved Klinisk institutt 1 på UiB.

– Mini-hjernene gir oss en unik mulighet til å forstå mekanismene for sykdom på cellenivå og teste mulige behandlinger. Dette er et betydelig steg mot å utvikle nye terapier for sykdommer som alvorlig epilepsi, sier Liang.

Bruker stamceller

Svikt i funksjonen til mitrokondriene kan oppstå som en følge av en rekke genetiske og miljømessige faktorer. 

Det kan påvirke vev som har et høyt energinivå, som hjernen. Dette kan igjen resultere i nevrologiske symptomer. Det inkluderer epilepsi.

Miljømessige faktorer, som oksidativt stress, giftstoffer og visse medisiner, kan forverre disse symptomene. Oksidativt stress er en ubalanse mellom produksjon og nøytralisering av de skadelige biproduktene fra celler.

For å lage minihjernene har forskerne brukt det som heter stamcelle-teknologi. Stamceller er celler med evnen til å utvikle seg til ulike typer celler i kroppen. De kan erstatte skadde eller syke celler og vev. Stamceller kan for eksempel hjelpe til med å reparere vev etter skader eller behandle sykdommer som påvirker cellene, som kreft eller diabetes.

Over tid har minihjernene blitt organisert i strukturer som ligner den utviklede menneskelige hjernen. Det inkluderer nevroner og såkalte gliaceller. Dette er spesielle celler i hjernen og ryggmargen som hjelper de viktigste nervecellene med å fungere.

Forskerne bak denne studien avledet minihjernene fra stamceller hos ekte pasienter som har mitokondriesykdom.

Kan være vanligere enn man tror

På verdensbasis er mitrokondriesykdom ansett som sjeldent. Eksperter anslår at kun 1 av 50.000 til 100.000 mennesker har det.

Men det kan være mørketall, påpeker Kristina Liang.

– Tallet kan være høyere på grunn av feil- eller underdiagnostisering. Disse lidelsene kan gi seg til uttrykk med et bredt spekter av symptomer – fra milde til alvorlige. Det gjør det komplisert å oppdage sykdommen tidlig.

Forskere prøver nå ut en rekke nye behandlingsmetoder på pasienter med denne typen lidelser.

Dette inkluderer for eksempel genterapi. Det er målrettet behandling mot spesifikke DNA-mutasjoner, kosttilskudd og cellebasert terapi som utforsker transplantasjon av sunne mitrokondrier eller stamceller.

Stort potensial

Forskerne tror også bruken av mini-hjerner i forskningen kan overføres til andre nevrologiske sykdommer. Det kan for eksempel være sykdommer som Parkinsons sykdom og Alzheimers.

– Disse sykdommene involverer ofte mitokondriell dysfunksjon og forstyrrelser som kan studeres i minihjernene. Det gjør det mulig for forskere å studere utviklingen av sykdom i sanntid, sier Liang. 

De kan også teste persontilpassede terapier og identifisere nye mål for medisin. 

– Selv om mini-hjernene fortsatt er under utvikling, har de vist at man kan øke forståelsen og behandlingen av disse tilstandene og potensielt revolusjonere feltet, sier Liang. 

Hun forteller at en sentral begrensning ved denne forskningen er at mini-hjernene ikke er fullstendig modnet.

– De ligner den utviklede menneskelige hjernen. Samtidig mangler de full funksjonell og struktrurell modenhet. Dette kan begrense evnen deres til å modellere sykdommer nøyaktig. 

I tillegg mangler mini-hjernene det nettverket i hjernen som forsyner den med blod. Denne er avgjørende for å studere den beskyttende «muren» mellom blodårene og hjernen. Den hindrer skadelige stoffer, som bakterier eller giftstoffer, i å komme inn. Likevel lar den viktige stoffer som oksygen og næringsstoffer, slippe gjennom.

Videre kan det være at bruken av isolerte celler i modellering av sykdommer ikke fullt ut gjenskaper den reelle immunreaksjonen. 

– Dette er utfordringer vi jobber aktivt med å forbedre i modellene våre, sier forskeren. 

Referanse:

Anbin Chen, Kristina Xiao Liang mfl.:  Hallmark Molecular and Pathological Features of POLG Disease are Recapitulated in Cerebral Organoids. Adv Sci (Weinh), 2024. DOI: 10.1002/advs.202307136

Artikkelen er produsert og finansiert av Universitetet i Bergen

Universitetet i Bergen er én av over 80 eiere av forskning.no. Deres kommunikasjonsansatte leverer innhold til forskning.no. Vi merker dette innholdet for å tydelig skille formidling fra uavhengig redaksjonelt stoff.
Her kan du lese mer om ordningen.

Les også disse sakene fra UiB:

• 

  Gjess kan påvirke permafrosten på Svalbard

• 

  Også under vann kommer høsten senere enn før

• 

  Jenter med symptomer på ADHD selvskader seg mest

• 

  Arkeologen la flaskepost i vikinggraven. 150 år etter er den nå åpnet

• 

  Forskere: Nå må vi rette fokus mot Europa

• 

  Naturtoppmøte: – Mange av de godene vi mennesker er vant til å høste fra naturen, er truet

Les flere artikler fra Universitetet i Bergen her.

forskning.no vil gjerne høre fra deg!
Har du en tilbakemelding, spørsmål, ros eller kritikk? TA KONTAKT HER