EN / DA
Krop og sind

Overraskede organforskere: Nogle celler forbliver single - andre skaber familier

I fremtiden kan organer skabes kunstigt, så de kan erstatte beskadigede eller bruges til fx at producere livsnødvendige hormoner i laboratoriet. Endnu mangler forskerne stadig at forstå, hvordan organer udvikler sig fra nogle få stamceller til hele organer med mange forskellige funktioner. Ny forskning publiceret i Nature Communications viser overraskende, at nogle celler genererer datterceller, mens halvdelen forbliver single.

Drømmen om at kunne erstatte ødelagte organer kommer i disse år stadigt tættere på. Forskere har lært at dyrke stamceller og få dem til at vokse og differentiere sig. Ved hjælp af 3D-printere har man endda udviklet teknikken til at kunne printe med stamceller som materiale. Endnu mangler dog mere viden om, hvordan organer opstår og udvikles, for at vi vil kunne kopiere kroppens recept. En forskergruppe har derfor forsøgt at undersøge, hvordan den menneskelige bugspytkirtel opstår i fostertilstanden.

”Organer udvikler sig ved, at enkeltceller udvikler og deler sig og dermed producerer efterkommere. Det overraskende ved vores studie var at se, hvor meget mere nogle celler bidrager end andre. Nogle stamceller deler sig mange gange, mens andre forbliver single gennem hele processen,” forklarer professor Anne Grapin-Botton fra Novo Nordisk Foundation Center for Stem Cell Biology.

Hjælper med vækst og deling

For at finde mekanismen bag, hvordan bugspytkirtlen i et musefoster opstår, måtte forskerne gennem en meget tidskrævende proces. For at følge den enkelte celles skæbne var det nemlig nødvendigt at mærke én og kun én celle ad gangen med en fluorescerende markør. På den måde kunne den enkelte celles skæbne følges for at se, om de delte sig eller forblev sig selv. Den proces måtte gentages 100 gange for at få et overblik over diversiteten i cellernes skæbne.

”Vi havde bestemt ikke regnet med, at der ville være så stor forskel mellem de enkelte cellers skæbne. Og umiddelbart var det i begyndelsen ikke til at se, hvilke der ville få store familier, og hvilke der ville forblive sig selv. Da cellernes evne til at kunne dele og udvikle sig vil være meget afgørende, hvis vi skal have succes med at dyrke kunstige organer fra bunden, håber vi at lære at genkende de her organdannende celler.”

Selvom nogle af cellerne ikke fik datterceller eller kun meget få, var de dog tilsyneladende ikke overflødige i dannelsen af bugspytkirtlen.

”De her celler er karakteriseret ved, at de er hormonproducerende celler. Da det kun er ca. 1 % af cellerne i en fuldt udviklet bugspytkirtel, der producerer hormoner, antager vi, at disse celler - og måske hormonerne, de producerer - har en funktion i selve udviklingen af organet, formentlig med at hjælpe de omkringliggende celler til at vokse og dele sig.”

På vej mod at helbrede diabetes

Selv om cellerne havde forskellige skæbner, kunne kun nogle få skæbner forudsiges ved at observere deres oprindelige forskelle i genekspression. Med hjælp fra fysikere fra Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet, der brugte computermodeller, viste forskerne, at observationerne kun kan forklares, hvis cellerne træffer beslutninger senere.

”Vi tror, at cellerne kommunikerer og sender signaler til hinanden og på den måde ’aftaler’, hvem der skal gøre hvad. Det sker formentlig i form af kemiske signaler. De signaler kender vi slet ikke endnu, men hvis vi skal have succes med opgaven med at skabe organer og specifikke celletyper, er vi nødt til at lære deres sprog at kende.”

Forskerne har tidligere lavet såkaldte mikroorganer – miniatureversioner af de rigtige organer, der i laboratoriet kan bruges til at imitere den rolle, de rigtige organer har i kroppen, fx bugspytkirtlens insulinproduktion. De nye fund giver forskerne vigtig viden til det videre arbejde mod det ultimative mål.

”På sigt håber vi naturligvis at kunne udvikle hele og funktionelle organer, der kan bruges til at redde menneskeliv eller udvikle bedre medicin, men allerede med vores nuværende resultater begynder vi at forstå nogle processer, der kan hjælpe os til at kontrollere og skabe nye betaceller hos diabetikere, i håb om, at vi kan helbrede dem frem for at behandle dem hele livet.”

Artiklen “Stochastic priming and spatial cues orchestrate heterogeneous clonal contribution to mouse pancreas organogenesis” er udgivet i Nature Communications i samarbejde mellem DanStem og Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet som led i Danmarks Grundforskningsfonds Center for Stem Cell Decision Making (StemPhys). Professor Anne Grapin-Botton er tilknyttet Novo Nordisk Foundation Center for Stem Cell Biology på Københavns Universitet. Centret har fra 2010-2017 modtaget knap 700 mio. kr. i forskningsstøtte fra Novo Nordisk Fonden.


Anne Grapin-Botton
Professor
Anne Grapin-Botton has a background in developmental biology and initially studied nervous system and endoderm development. Her laboratory is currently focused on pancreas development with the overall goals of understanding how pancreatic cells differentiate during embryogenesis, and determining what limits the pancreatic cells’ regeneration in adults. More specifically, Professor Grapin-Botton and her group investigate the impact of the cellular and organ architecture on the cells’ fate choices and the dynamics of decision processes.