Förr tog det månader. Nu kan forskare vid Lunds universitet odla fram funktionella hjärnceller, kallade astrocyter, från embryonala stamceller på två veckor. Metoden kan underlätta forskning om sjukdomar som demens, ALS, epilepsi och autism.
– Det här gör att vi på ett mycket enklare sätt kan studera astrocyters roll vid olika sjukdomstillstånd, menar Henrik Ahlenius, en av forskarna som utvecklat sättet att på kort tid odla fram astrocyter från embryonala stamceller.
Astrocyter är den vanligaste celltypen i hjärnan och namnet kommer av att de är stjärnformade. De bidrar till att skapa en stabil miljö i hjärnan. Bland annat kontrollerar de hur nervceller skickar signaler.
Trots att man under lång tid känt till de stjärnformade gliacellerna i vår hjärna är det först under senare tid man insett hur viktiga dessa hjärnceller faktiskt är. Istället för att, som man tidigare trott, bara ha en stödfunktion, spelar dessa celler en viktig roll vid neurodegenerativa sjukdomar och de flesta neurologiska sjukdomar, som till exempel epilepsi och autism.
En utmaning i forskningen är att det varit svårt att få tag i mänskliga astrocyter att studera. Det finns sätt att odla fram astrocyter i labb, men det har tagit lång tid och varit både svårt, dyrt och krångligt. Fram till nu.
– Med vårt sätt tar det en-två veckor att framställa stora mängder av fullt funktionella mänskliga astrocyter, Henrik Ahlenius.
Aktiverar gener med virus
Enkelt uttryckt visar Henrik Ahlenius och hans forskargrupp hur man med hjälp av virus kan aktivera gener i de embryonala stamcellerna som under normal utveckling reglerar hur astrocyterna bildas. På så sätt lyckas forskarna få embryonala stamceller att snabbt bilda just dessa.
– Många har tidigare använt embryonala stamceller för att odla fram astrocyter, men dessa metoder har försökt att efterlikna den normala utvecklingen från ett fosters stamcell tills det blir en astrocyt hos individen, vilket ger ett tidskrävande och komplicerat protokoll med många steg, säger Henrik Ahlenius.
De astrocyter som odlats fram från de embryonala stamcellerna liknar mycket väl de astrocyter som finns i hjärnan hos vuxna människor, både vad gäller utseende, genetiska profil och i funktion.
Att de även kan användas för att studera sjukdomar i hjärnan visar forskargruppen genom att de med hjälp av CRISPR-Cas9, populärt kallad gensaxen, förde in en mutation i de embryonala stamcellerna som ger upphov till den allvarliga hjärnsjukdomen Alexanders sjukdom. Sedan använde de den nya metoden för att omvandla friska och muterade stamceller till astrocyter.
När forskarna jämförde de framodlade astrocyterna såg de att de celler som muterats uppvisade flera defekter man tidigare vet finns hos de som drabbas av Alexanders sjukdom.
– Genom att på det här sättet kombinera CRISPR-Cas9 och vår metod att snabbt odla fram mänskliga astrocyter, ges förbättrade möjligheter att utreda vilken roll astrocyter har i olika neurologiska sjukdomar, säger Henrik Ahlenius.
Henrik Ahlenius forskargrupp har som huvudinriktning att studera åldersrelaterade neurodegenerativa sjukdomar som demens och Alzheimers, och nästa steg blir nu att använda metoden för att undersöka astrocyternas betydelse vid dessa sjukdomar.
Artikeln:
Rapid and Efficient Induction of Functional Astrocytes from Human Pluripotent Stem Cells. Isaac Canals, Aurélie Ginisty, Ella Quist, Raissa Timmerman, Jonas Fritze, Giedre Miskinyte, Emanuela Monni, Marita GrØnning Hansen, Isabel Hidalgo, David Bryder, Johan Bengzon och Henrik Ahlenius. Nature Methods
Kontakt:
Henrik Ahlenius, forskare vid Stamcellscentrum, Lunds universitet, henrik.ahlenius@med.lu.se
