14. maj 2019

Overraskende forskning: Alle umodne celler kan blive til stamceller

Stamceller

Nyt opsigtsvækkende studie fra Københavns Universitet modbeviser traditionel viden om stamcellers udvikling. Studiet viser, at en tarmcelles skæbne ikke er forudbestemt, men afgøres af dens omgivelser. Den viden kan gøre det lettere at manipulere stamceller til brug i stamcellebehandling. Studiet er netop udgivet i Nature.

Umodne celler (i rødt), som er blevet transplanteret ind i en voksen mus med tarmbetændelse. De umodne celler hjælper sammen med musens egne celler med at reparere den skadede tarm.

Alle tarmceller i fostret har potentiale til at udvikle sig til stamceller. Det er konklusionen på et nyt studie fra Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet på Københavns Universitet. Her har forskerne bag studiet fundet ud af, at umodne tarmcellers udvikling ikke – som hidtil antaget – er forudbestemt, men at de derimod præges af deres umiddelbare miljø i tarmen. Opdagelsen kan gøre vejen til effektiv stamcellebehandling lettere, forklarer Kim Bak Jensen, lektor ved Biotech Research & Innovation Centre (BRIC) og Novo Nordisk Foundation Center for Stem Cell Biology (DanStem).

Stamceller og stamcellebehandling
Stamceller er gennem hele livet med til at vedligeholde kroppens organer og reparere skadet væv. Men kroppens stamceller kan kun reparere og forny væv, når det drejer sig om mindre skader.

Ved hjælp af stamcelletransplantation og –terapi kan man supplere kroppens egne celler med nye, raske stamceller, der kan hjælpe til at reparere eller erstatte det skadede væv.

”Vi har hidtil troet, at det var forudbestemt, om en celle kunne blive til en stamcelle, men vores nye resultater viser, at alle umodne celler har lige store chancer for at blive til en stamcelle i det udviklede organ. Det er i princippet bare et spørgsmål om, at de umodne celler skal være i det rigtige miljø på det rigtige tidspunkt. Her er det signalerne fra cellernes omgivelser, der afgør deres skæbne. Hvis vi kan finde ud af, hvilke signaler der er nødvendige for at den umodne celle udvikler sig til en stamcelle, kan vi lettere manipulere cellen i den retning, vi har behov for.”

Kroppens organer bliver livet igennem vedligeholdt af stamceller, ligesom de kan reparere mindre vævsskader, der opstår i kroppen. En bedre forståelse af, hvilke faktorer der er afgørende for, om en umoden celle bliver til en stamcelle, kan derfor være et hjælpende led i udviklingen af stamceller til terapi og transplantation.

”Vi har opnået større indsigt i de mekanismer, hvormed cellerne i den umodne tarm modnes til at blive stamceller. Den indsigt kan forhåbentlig udnyttes til at forbedre behandling af sår, som ikke heles af sig selv i for eksempel tarmen. 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.”

Selvlysende celler og matematisk samarbejde
De overraskende fund er resultatet af en jagt på forståelse af, hvordan stamcellers skæbne styres i tarmen. Postdoc Jordi Guiu udviklede en metode til at følge den enkelte celles skæbne i tarmen. Ved at introducere selvlysende proteiner i tarmens celler kunne han med hjælp fra avanceret mikroskopi følge den enkelte celles skæbne.

Efter de indledende forsøg kunne de celler, man tidligere troede var føtale stamceller, kun forklare en brøkdel af tarmens vækst under fosterudviklingen. Derfor etablerede de et samarbejde med matematiske eksperter på University of Cambridge. Da de sammen undersøgte deres data nærmere, kom de frem til den overraskende hypotese, at alle celler i tarmen måske har lige stor sandsynlighed for at blive til stamceller. Det efterviste de efterfølgende ved hjælp af en række forsøg.

”Næste skridt er at finde ud af, præcist hvilke signaler, der er nødvendige for at modne de umodne celler til den slags stamceller, vi har brug for. Det er et af vores forskningsområder” siger Kim Bak Jensen.

Projektet har fået støtte af Det Europæiske Forskningsråd (ERC), forskningsprogrammet Horizon 2020, Lundbeck Fonden, Novo Nordisk Fonden, Carlsbergfondet og Marie Curie fellowship program.

Artiklen ”Tracing the origin of adult intestinal stem cells” er udgivet i tidsskriftet Nature.

Kontakt:

Lektor Kim Bak Jensen
kim.jensen@bric.ku.dk
+45 35 32 56 82