Overraskende gennembrud: alle umodne celler i tarmen kan blive til stamceller

Videnskabelige nybrud 14. maj 2019 2 min Associate Professor Kim Bak Jensen Skrevet af Morten Busch

De fleste af vores organer bliver igennem hele livet vedligeholdt af stamceller som, når de deler sig, giver ophav til celler som kan understøtte essentielle organfunktioner. Forskere har indtil nu troet at specielle celler i fostret var udvalgt til at blive stamceller i vores organer. Nu viser forskning af tarmen – stik imod teorier og tekstbøger – at alle celler i tidlige organer bliver til stamceller, og – endnu vigtigere – alle celler har den samme sandsynlighed for at blive en stamcelle. Det handler ganske enkelt om at være på det rette sted på det rette tidspunkt. Den ny viden forenkler forskernes opgave med at finde opskriften til at udvikle cellerne.

Interesseret i Videnskabelige nybrud? Vi kan holde dig opdateret helt gratis

Det der startede som et simpelt kontrolforsøg i laboratoriet endte med at kræve mere end 5 års hårdt arbejde. Til gengæld er resultatet at finde i ét af verdens fornemste tidsskrifter, og det vil kræve en kraftig omskrivning af de videnskabelige tekstbøger, der bruges på universiteterne. Derudover omdefinerer det stamcelleforskeres opgave med at fremstille modne stamceller til fx transplantationer og terapi.

”Tidligere var det både et spørgsmål om hvilke og hvordan, men vores nye resultater viser, at vi fremover kan fokusere på, hvordan vi udvikler celler til præcis den type stamceller, vi har behov for. Derudover tyder vores forsøg på, at kroppen selv er i stand til at udnytte dette, fx i forbindelse med svære skader. Det skaber et nyt og unikt udgangspunkt for at udvikle stamcelleterapier og hjælpe patienter med skade på for eksempel tarmens slimhinde,” forklarer Kim Jensen, der er lektor på Biotech Research & Innovation Centre (BRIC) på Københavns Universitet.

Overraskende plasticitet

Forskernes jagt på at prøve at forstå, hvordan stamcellers skæbne styres i tarmen førte til, at de stødte på det overraskende fund. Postdoc Jordi Guiu forsøgte at udvikle en metode, som muliggjorde at følge den enkelte celles skæbne i tarmen. Han introducerede selvlysende proteiner i tarmens celler og kunne ved hjælp af avanceret mikroskopi følge den enkelte celles skæbne gennem mange celledelinger.

”Dér fik vi en stor overraskelse, idet litteraturen foreskrev, at det var forudbestemt om en celle kunne blive til stamceller. Det viste sig dog, at alle celler har lige store chancer for at blive til en stamcelle i det udviklede organ. Det er i princippet bare et spørgsmål om at være på det rette sted på det rette tidspunkt. I realiteten betyder dette, at alle celler i den føtale tarm kan blive til stamceller hvis de modtager de rette signaler.”

Da forskerne efter deres indledende forsøg kun kunne forklare en brøkdel af tarmens vækst under fosterudviklingen fra de celler man tidligere troede var føtale stamceller, etablerede de et samarbejde med matematiske eksperter på University of Cambridge. Da de undersøgte deres data nærmere, kom de frem til den overraskende konklusion, at alle celler i tarmen har lige stor sandsynlighed for at blive til stamceller.

”For yderligere at teste cellernes overraskende plasticitet testede vi dette i petriskål og ved at transplantere cellerne ind i mus. Dette bekræftede vores konklusion, idet alle celler under de rette forudsætninger kan blive til stamceller.”

Mindsker udfordringer ved stamcelleterapi

Et andet meget interessant fænomen omkring stamcellerne observerer forskerne, når de undersøger skadet væv på for eksempel tarmens slimhinde. I de tilfælde sætter kroppen nemlig tilsyneladende cellerne i nærområdet i den primitive tilstand, som karakteriserer cellerne i fostertilstanden.

”Det er som om, at cellerne nulstilles og mister nogle af de karakteristika, de har tilegnet sig i det udviklede organ. Idet man ser, at mange celler ud over stamcellerne efter skade kan deltage i reparationen af væv arbejder vi ud fra hypotesen, at dette skyldes den føtale reprogrammering.”

Der findes stadig kun få behandlingsmuligheder som udnytter stamceller, og hér er stamcellerne isoleret fra udviklede organer. En stor udfordring har været at finde frem til fosterstamcellerne, som var ansvarlige for at bygge organerne.

”Endnu kan vi kun med sikkerhed sige, at celler i mave-tarm-kanalen har disse karakteristika. Vi tror dog, at dette er et generelt fænomen når organer bliver bygget under fosterudviklingen.”

Hvis det viser sig at være tilfældet, vil det mindske de udfordringer ved stamcelleterapi og organreparation fra stamceller fra for eksempel tidlige fostre.

”Alternativt vil større indsigt i de mekanismer hvormed den cellerne i den umodne tarm modnes til at blive stamceller kunne udnyttes til at bedre behandling af sår som ikke heles i for eksempel tarmen.”

Det Europæiske Forskningsråd (ERC), H2020 forskningsprogrammet, Lundbeckfonden, Novo Nordisk Fonden, Carlsbergfondet, Marie Curie Fellowship programme og andre støttede projektet. Artiklen ”Tracing the origin of adult intestinal stem cells” er udgivet i tidsskriftet Nature. Forskere på Biotech Research & Innovation Centre og Novo Nordisk Foundation Center for Stem Cell Biology, DanStem, Københavns Universitet er blandt hovedforfatterne.

Kim Jensen received his PhD in molecular biology from the University of Aarhus in 2003. Here Kim had developed an improved method for the analysis of...

Dansk
© All rights reserved, Sciencenews 2020