Prisbelönt forskning om ämnesomsättning i celler
Att bättre förstå hur ämnesomsättningen fungerar kan på sikt innebära att det blir lättare att hitta nya mediciner mot sjukdomar som till exempel diabetes. Genom att kombinera olika metoder från fysik har forskaren Anna-Karin Gustavsson kunnat studera ämnesomsättningen i enskilda celler.
Målet med forskningsstudierna är att se vad celler gör när miljön ändras.
En helt ny upptäckt
Anna-Karin Gustavsson tillverkar specialdesignade mikrofluidik-chip som innehåller kanaler där olika lösningar kan flöda. Med hjälp av en optisk pincett, som är en fälla som består av ljus, fångar hon enskilda celler som hon placerar i korsningen mellan kanalerna. I korsningen mellan kanalerna kan cellernas närmiljö ändras väldigt snabbt.
– Jag har i mikroskop kunnat följa vad cellerna gör när miljön ändras. Jag upptäckte att koncentrationen av molekyler i ämnesomsättningen i enskilda celler, vid nedbrytning av socker, under specifika förhållanden kunde sättas i svängning, alltså oscillera.
Fram tills det ögonblicket hade kontrollerade oscillationer hos enstaka celler aldrig kunnat påvisas, trots många publikationer i högt rankade tidskrifter.
– Att kunna bekräfta att det sker i enskilda isolerade celler är nytt, säger Anna-Karin Gustavsson, som tillsammans med kollegor också presenterat en matematisk modell för cellernas beteende under glykolysen, den process där socker bryts ner i våra celler för att skapa energi.
Kan påverka utformning av nya mediciner
I både människans celler och i jästceller, som Anna-Karin studerar, omvandlas glukos för att skapa användbar energi. Studierna kan ge en djupare förståelse för glykolysen, hur den fungerar och varför oscillationer sker.
Tidigare har dessa oscillationer enbart kunnat visas på miljontals celler som befinner sig tätt ihop och samspelar med varandra för att samordna sina oscillationer. Studerar man en population med miljontals celler samtidigt, kollektivt, får man bara ett medelvärde av alla cellers beteende, men tittar man på cellerna en och en kan man se att de uppför sig väldigt olika.
– Att studera heterogeniteten är viktigt för förståelsen för hur de biologiska processerna fungerar och är kunskap som krävs för att nya mediciner ska tas fram. Just dessa glykolytiska oscillationer är väldigt intressanta att undersöka vidare eftersom de kan ha en koppling till hur kroppen utsöndrar insulin och till diabetes i de fall som utsöndringen inte fungerar som den ska.
När Anna-Karin Gustavssons upptäckt publicerades i FEBS Journal bedömdes hennes artikel vara den bästa i kategorin för unga forskare och hon belönades med utmärkelsen FEBS Journal Prize for Young Scientists. Sedan dess har hon kartlagt hur och under vilka förhållanden som oscillationerna uppstår, samt hur de individuella cellerna interagerar med varandra för att synkronisera sina oscillationer.
Avhandlingen: Glycolytic oscillations in individual yeast cells
Kontaktinformation
Anna-Karin Gustavsson, anna-karin.gustavsson@physics.gu.se, 0702-604488
