Laboratorie-dyrket nervev忙v skal hj忙lpe med at forst氓 Parkinsons sygdom
Der findes ingen kur mod Parkinsons, og forskerne er stadig langt fra at forst氓 alle de faktorer, der kan udl酶se sygdommen. Helle Bogetofte Barnkobs ambition er at l忙re mere om sygdommen ved at dyrke og studere nervev忙v i laboratoriet.
At studere nerveceller er helt centralt for forskere, der forsker i neurologiske sygdomme som Parkinsons. Det g忙lder ogs氓 for Helle Bogetofte Barnkob, der oprindeligt er uddannet l忙ge, men nu er g氓et forskervejen og forsker i Parkinsons sygdom p氓 Institut for Biokemi og Molekyl忙r Biologi.
Da man i sagens natur ikke kan udtage friskt nervev忙v fra levende menneskers hjerner, arbejder Helle Bogetofte Barnkob med kunstige nervev忙v, som hun og kollegerne selv dyrker i laboratoriet.
Disse kunstige nervev忙v kaldes ogs氓 for hjerne-organoider. De opdyrkes fra stamceller og minder s氓 meget om menneskehjernens nervev忙v, at Helle Bogetofte Barnkob kan bruge det i sin forskning, hvor hun bl.a. uds忙tter det for pesticider, som er under mistanke for at kunne f酶re til Parkinsons.Hvordan laver man hjerne-organoider?
Når hjerne-organoiderne er klar til brug i laboratoriet, er de små, hvidlige klumper, der måler ca. 2 mm i diameter. Men hvordan laver Helle Bogetofte Barnkob dem egentlig? Og hvordan udfører hun sine eksperimenter på dem? Det har vi spurgt hende om.
En hjerne-organoid dannes ud fra stamceller, som sammen med andre vokser på bunden af en petriskål. Her bliver de behandlet med et enzym, så de slipper bunden af petriskålen og begynder at flyde frit omkring. Derefter flyttes de over i nogle særlige petriskåle med en masse små fordybninger i, som får dem til at samle sig i små runde klumper med ca. 9.000 celler i hver klump.
- Vi kan lave flere hundrede hjerne-organoider på samme tid på denne måde. Det gode ved at lave mange er, at så kan vi lave mange forskellige analyser, forklarer Helle Bogetofte Barnkob.
Til sin Parkinsons-forskning har hun brug for dopaminholdige nerveceller ligesom dem, vi har i midthjernen. Dopaminholdige nerveceller er s忙rligt f酶lsomme overfor Parkinsons, og sygdommens karakteristiske rystelser og bev忙gelsesforstyrrelser opst氓r, n氓r hjernens dopaminholdige nerveceller begynder at d酶.
For at f氓 dopaminholdige nerveceller tils忙tter hun v忙kstfaktorer, som f氓r stamcellerne til at udvikle sig til lige pr忙cis dopaminholdige nerveceller og ikke alle mulige andre nerveceller.
N氓r hjerne-organoiderne har groet i 40 dage, bliver de sk氓ret til 300 mikrometer tynde skriver, som bliver lagt p氓 nogle tynde membraner p氓 mediet med v忙kstfaktorerne.
Modne efter 80-100 dage
- Det hjælper til, at vævet får ilt nok. Organoider har generelt det problem, at de ikke har nogen blodkar, der kan transportere ilt ind til deres midte, og så vil cellerne i midten dø. Det undgår vi på denne måde. Denne proces bidrager også til, at nervecellerne bliver modne og får den elektriske aktivitet, der gør, at de kan kommunikere med hinanden i de enkelte skiver.
Til at måle den elektriske aktivitet bruger forskerne en særlig maskine, der hedder en multi-electrode array, som har en mikrochip med 4000 meget små elektroder, der kan måle mikrovolt elektrisk aktivitet.
Når nervecellerne i hjerne-organoiderne bliver 80-100 dage gamle, er de så modne, at Helle Bogetofte Barnkob kan begynde sine videnskabelige eksperimenter. Aktuelt handler det om pesticiders mulige effekt.
Særlig mistanke til pesticider
- Bestemte pesticider er en af de miljøfaktorer, som vi ved, giver øget risiko for at udvikle Parkinsons. De mennesker, der er i særlig risiko, er personer, der har været i kontakt med pesticiderne – de har måske arbejdet i landbruget eller boet i nærheden af marker, der er sprøjtet med pesticiderne.
For at efterligne en længerevarende lavdosis eksponering for pesticider, tilsætter Helle Bogetofte Barnkob meget små doser pesticid til hjerne-organoidernes medie, hver gang det bliver skiftet.
- Det efterligner den eksponering, man bliver udsat for, hvis man fx arbejder med de her pesticider. I disse eksperimenter kigger vi bl.a. på, om der ophobes a-synuclein i nervecellerne. Det er et protein, som ophobes i Parkinsons-patienters nerveceller.
Parkinsons sygdom
Omkring 12.000 mennesker i Danmark har Parkinsons sygdom. En lille del skyldes specifikke mutationer i bestemte gener, men langt de fleste skyldes andre 氓rsager. Nyere forskning har vist, at risikoen er for酶get hos mennesker, der har v忙ret udsat for bestemte pesticider, fordi de fx har v忙ret landm忙nd eller boet i n忙rheden af spr酶jtede marker. De kraftige rystelser og bev忙gelsesforstyrrelser hos Parkinsons-syge opst氓r, n氓r dopaminholdige nerveceller begynder at d酶. Dopamin er et signalstof, der b氓de regulerer vores hum酶r og f酶lelser og kontrollerer vores motorik og f酶rlighed. Rystelserne opst氓r alts氓, fordi de dopaminholdige nerveceller begynder at d酶. Medicin kan d忙mpe symptomerne, men ikke kurere sygdommen.
Avancerede protein-analyser er næste skridt
Helle Bogetofte Barnkobs foreløbige data viser, at det også sker i hendes hjerne-organoider, når de udsættes for pesticider.
Men det er endnu et åbent spørgsmål, hvordan a-synuclein bliver påvirket af pesticider, ligesom det også stadig er uklart, hvordan pesticider derudover påvirker nervecellerne.
- Det er noget, jeg gerne vil udforske mere. Vi er rigtigt dygtige til proteomics på 海角社区, og med vores sensitive instrumenter er det muligt at studere både de genetiske og de miljømæssige risikofaktorer over tid, så det er min næste ambition.
Helle Bogetofte Barnkob
Helle Bogetofte Barnkob er postdoc i Martin R酶ssel Larsens forskningsgruppe p氓 Institut for Biokemi og Molekyl忙r Biologi, hvor hun forsker i Parkinsons. Hun har tidligere forsket i de mere sj忙ldne former af sygdommen, der skyldes mutationer i bestemte gener, men nu er hun mere optaget af den sporadiske form, som skyldes en kombination af genetiske og milj酶m忙ssige faktorer. Hun er oprindeligt uddannet l忙ge og har en ph.d. i neurobiologi. Hun har tidligere forsket p氓 Harvard Medical School og University of Oxford. Hendes forskning er bl.a. st酶ttet af Parkinsonforeningen, Lundbeckfonden og Beckett Fonden.