Slik kan vi kurere dødelige sykdommer

Dansk forskning skal gjøre det mulig å kurere dødelige sykdommer i fremtiden. Defekter i cellens antenner gir ny kunnskap om utviklingen av fedme, kreft og diabetes.

Publisert
Defekter i cellens cilier (rød strek) er årsak til over 30 forskjellige sykdommer. Dansk grunnforskning skal kartlegge cilienes funksjon, slik at det i framtidens kan lages medisiner til millioner av mennesker som lider av cilierelaterte sykdommer. (Foto: Lotte Bang Pedersen)
Defekter i cellens cilier (rød strek) er årsak til over 30 forskjellige sykdommer. Dansk grunnforskning skal kartlegge cilienes funksjon, slik at det i framtidens kan lages medisiner til millioner av mennesker som lider av cilierelaterte sykdommer. (Foto: Lotte Bang Pedersen)

Cilier:

Cilier finnes som enten bevegelige eller ubevegelige antenner på cellens overflate.

Man har lenge visst at de bevegelige ciliene er viktige for kroppen, spesielt i luftveiene og reproduksjonsorganene, men forskning i de ubevegelige ciliene er et relativt nytt forskningsområde. For bare 20 år siden trodde forskere at de var en ubetydelig levning fra fortiden. Det viste seg å være helt feil.

Defekte primære cilier kan være årsak til en slags kraftig hareskår hvor ansiktet er alvorlig misdannet. Dessuten kan det oppstå vann i hjernen, og i ekstreme tilfeller kan hjernen utvikle seg utenfor kraniet.

(kilde: videnskab.dk)

Selv små feil i kroppen kan ha alvorlige følger. Ta for eksempel defekter i cellenes antenner, som kalles primære cilier. Slike defekter gir alvorlige sykdommer som kreft i hjernen, blindhet, diabetes og cyster på nyrene.

Også overvekt, alvorlige misdannelser av kraniet og feilplassering av hjertet i brystkassen er koblet til slike defekter.

Derfor undersøker en dansk forskergruppe nå årsaken til at de blir defekte.

– Ciliene fungerer som en slags GPS for cellene. Ved å studere dem kan vi finne ut hvorfor livsviktige signalveier i kroppen blir ødelagt. Kunnskapen kan brukes til å lage medisiner til å korrigere feilen og dermed redde menneskeliv, forteller førsteamanuensis Lotte Bang Pedersen fra Cili-gruppen på Københavns Universitets Biologiske Institut.

Cellens antenner

Når et foster utvikles, må alle organer, muskler og knokler plasseres riktig sted i en synkronisert koreografi. Hver celle i kroppen må vite hvor den befinner seg, hva den skal gjøre og hva nabocellene gjør.

Derfor har de antenner som fanger opp hva som skjer i omgivelsene. Dette er de primære ciliene. De små hårlignende utvekstene sitter på cellens overflate og fanger opp signaler i nærmiljøet.

– Et eksempel er hjertets plassering i brystkassen under fosterdannelsen. I fosteret sitter det noen cilier og roterer, slik at væsken kommer i bevegelse. Andre cilier fanger opp signaler fra væsken, og dermed dannes en akse av asymmetri som hjertet er plassert ut fra. Når ciliene ikke fungerer, blir hjertet plassert vilkårlig i brystet eller misdannet, forteller Pedersen.

Pedersens samarbeidspartner, førsteamanuensis Søren Tvorup Christensen, har, sammen med forskere fra Panum Instituttet i København, utført eksperimenter med små, bankende minihjerter som er dyrket fra stamceller. Hemming av cilier ved genmanipulasjon gjorde at minihjertene ikke utviklet seg.

Millioner av mennesker lider på grunn av defekte cilier

Defekte cilier fører til en lang rekke sykdommer og lidelser. Cyster i nyren er det mest vanlige, men det kan også gi kreft, blindhet, fedme, diabetes og alvorlige misdannelser i organer og kraniet.

– Dysfunktionelle cilier oppstår ved skade på DNA på grunn av for eksempel kjemikalier eller UV-stråling. De fleste ciliesykdommene, såkalte ciliopatier, er derfor arvelige. I dag har man identifisert over 30 slike sykdommer, men det kan finnes mange flere. Dette dreier seg altså om mange millioner mennesker på verdensplan, sier Lotte Bang Pedersen.

Grunnforskning baner vei for ny medisin

Allerede nå har grunnforskningen vist seg verdifull. I samarbeid med danske og internasjonale forskere har forskergruppen bidratt til oppdagelsen av flere nye cilierelaterte sykdommer, for eksempel VACTERL (kommer til uttrykk som blant annet vann i hjernen) og Gardner-syndrom (tykktarmskreft). Forskerne kan nå begynne å utvikle medisiner mot disse sykdommene.

Andre forskergrupper behandlet cyster i nyrene hos mus og fisk. Så selv om slike medisiner fremdeles bare i utviklingsstadiet, kan de forhåpentligvis brukes på mennesker i framtiden.

– Det er tusenvis av gener som styrer dannelsen av ciliene. For å lage medisiner må vi vite hvilke gener som er defekte og hvordan disse fungerer i samspill med andre gener. Det er det vi forsøker å kartlegge, forteller Pedersen.

Bygger cilier som man bygger høyhus

I forskningen sin prøver Lotte Bang Pedersen å identifisere de mekanismene som er involvert i dannelsen av cilier.

– Ciliene bygges opp som tårn. For det første trenger man murstein og mørtel. Det er byggesteinene. Man må også ha en «heis» og noen «lastebiler». Dessuten en fabrikk til å lage mursteinene. Hvis bare en av funksjonene er defekt, blir ikke ciliene ikke bygget riktig, forteller Pedersen.

Spesifikt ser hun på hva som styrer start- og stoppfunksjonen i den molekylære heisen. Hun ser også på hvordan «mursteinene» fraktes fra fabrikken til bunnen av ciliene. Hun bruker forskjellige molekylærbiologiske teknikker til å inaktivere forskjellige gener og ser på hvilken effekt dette har.

Senere i år presenterer Pedersen sine resultater, i samarbeid med kollega Søren Tvorup Christensen, som har fått støtte fra Kræftens bekæmpelse til å undersøke cilienes funksjon i utviklingen av kreft i eggstokkene.

____________________

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no

Vitenskapelige kilder

EB1 and EB3 promote cilia biogenesis by several centrosome-related mechanisms, Journal of Cell Science, doi: 10.1242/​jcs.085852

The primary cilium at a glance, Journal of Cell Science, doi: 10.1242/​jcs.050377