Hvad gør man, hvis man gerne vil studere et bestemt organ eller en bestemt type væv, men adgangen til det er begrænset, fordi det sidder i en krop?
Man dyrker en miniaturemodel i en petriskål – og det er faktisk noget, forskere er ved at blive rigtig gode til.
Organer og væv dyrket ‘in vitro’, det vil sige uden for en levende organisme, typisk i en petriskål, kaldes for organoider. De er bittesmå og kan dannes af stamceller, der organiserer sig i tredimensionelle strukturer.
\ Hvad er stamceller?
Stamceller findes i alle flercellede organismer (for eksempel mennesker, dyr og landplanter). De er umodne, eller ukodede celler, der ikke har specialiseret sig endnu, men som kan udvikle sig til en hvilken som helst type celle: hjerne-, blod-, muskel- og hudceller, for bare at nævne nogle stykker.
Under udviklingen af et foster taler man om embryonale stamceller. De er alle kopier af den befrugtede ægcelle, der er begyndelsen på det hele. De embryonale stamceller er ophav til det væv og de organer, der bliver til et foster.
Efter fødslen kaldes stamcellerne adulte, og nu er deres opgave at vedligeholde kroppen.
I petriskålen kan forskerne så følge et organs anatomi og udvikling på nærmeste hold.
For eksempel en hårsæk, som det skal handle om her. En japansk forskergruppe, der studerer de processer, der ligger bag hårvækst og pigmentering (mørkfarvning), er nemlig lykkedes med at skabe fuldt funktionelle muse-hårsække gennem kulturer, de har dyrket i petriskåle.
Skabelsen af en hårsæk
Forskerne har undersøgt et komplekst samspil mellem det ydre hudlag, kaldet epidermis, og bindevævet, der hedder mesenkymet. Den information, der udveksles mellem de to lag, er nemlig ret afgørende for dannelsen af hårsække.
Allerede når et embryo (det vil sige et meget tidligt stadie af et foster) udvikler sig, sker der en interaktion mellem epidermis og mesenkymet, der sætter gang i den såkaldte hårfollikel-morfogenese.
Morfogenese er, når celler organiserer sig og bliver til væv og organer – i det her tilfælde en hårfollikel, der også kaldes en hårsæk.
Hårsækken er en god model, når man vil undersøge de bagvedliggende mekanismer, der sætter gang i interaktionen mellem lagene og dermed udviklingen af organet.
Hårsække fortsætter nemlig med at udvikle sig i dynamiske cykler, fordi hår gror gennem flere forskellige vækstperioder.
Gel får stamceller til at organisere sig
Forskerne har høstet to typer stamceller fra tidlige musefostre – epiteliale stamceller og mesenkymale stamceller.
De er blevet blandet sammen i en vækstkultur, der også er blevet tilført en kunstigt fremstillet gel, der består af proteiner, man normalt finder i bindevæv.
Gelen hjælper cellerne med at organisere sig og forme strukturer. Blandt andet fordi gelen gør det lettere for cellerne at vandre rundt.
Det lykkedes da også cellerne at organisere sig som organoider med en kerne af epiteliale celler og en skal af mesenkymale celler.
Tre millimeter hår på ellers nøgne mus
Med en succesrate på næsten 100 procent udviklede de sig til modne hårproducerende sække, der over 23 dage kunne gro tre millimeter hår.
Forskerne testede også et stof, der stimulerer produktionen af såkaldte melanocytter. Det er celler, der spiller en rolle i pigmentering, altså farven på hår.
Når forskerne inkluderede stoffet i deres petriskål-blanding, blev hårstråene mere pigmenterede.
Til slut lykkedes det dem også at transplantere hårsække over på hårløse laboratoriemus.
Her kunne forskerne følge med i, om hårsækkene ville integrere sig med den levende krop.
Det ville de. Faktisk groede hårsækkene hår over flere vækstcykler over 10 måneder.
Dansk forsker er stor fan af organer i petriskåle
Det er dog ikke første gang, lektor Sally Dabelsteen oplever, at forskere lykkes med at danne hårsække i en petriskål.
Forskere har nemlig i årtier arbejdet med at udvikle kunstige hårsække. Både til gavn for mennesker, der lider af sygdomme, der fører til hårtab. Men også fordi kunstigt frembragte hårsække kan bruges til at teste stoffer, der ellers skulle testes på dyr.
»Det nye er måske mere, at det er blevet lettere at lave i lidt større skala, så man kan bruge det til eksempelvis screening af lægemidler,« siger Sally Dabelsteen, der ikke har været involveret i det nye studie, men har læst det for Videnskab.dk.
Hun har blandt andet forsket i interaktioner mellem hud og bindevæv, og så arbejder hun også med organoider.
Aktuelt bruger Sally Dabelsteen organmodeller til at finde nye ’targets’ til cancerbehandling (det vil sige behandling, der kan slå kræftceller ihjel ved at angribe et bestemt mål i kræftcellerne) og til at teste cancerbehandling med immunceller.
»Det er et flot organoid, de har lavet, og det er smart set. Jeg er stor fan af, at man laver organer i petriskåle – det gør vi selv i stor stil. Rigtig mange ting bliver testet på mus, og det er fint i nogle tilfælde. I andre tilfælde har du behov for at teste på menneskeceller, og det kan du, hvis de er dyrket i en skål,« siger Sally Dabelsteen fra det sundhedsvidenskabelige fakultet, Københavns Universitet.
Mus ligner ikke mennesker nok
At studiet direkte kan omsættes til en behandling af hårtab og skaldethed, tror hun dog ikke umiddelbart på.
»Problemet er, at det her er mus, og mus og mennesker ligner altså ikke hinanden nok. De har mange flere hår, og deres hår gror hurtigere. Han-mus taber ikke hårene, når de bliver ældre, som nogle mænd gør,« siger hun og fortsætter:
»Man er nødt til at lave en human model.«
Det er da også planen ifølge en af de japanske forskere, der i en pressemeddelelse fortæller, at gruppen planlægger at »optimere deres organoid-kultur med humane celler«, altså celler fra mennesker.
Men det er heller ikke så ligetil ifølge Sally Dabelsteen. I det tilfælde vil man ikke bruge stamceller fra menneskefostre, men høste stamcellerne fra en voksen person og programmere cellerne tilbage til stamcelle-stadiet.
»Det kan man godt, men det er svært, og hvis det er noget, der skal transplanteres, skal man sørge for, at cellerne ikke bliver frastødt,« siger hun og forklarer, at man i det tilfælde vil være nødt til at tage cellerne fra netop den person, der skal behandles.
»Så kan vi fortsætte med at spørge, om der så ligger noget genetik i de celler, der gør, at man ikke kommer til at gro hår alligevel. Hvis du har en sygdom, der er genetisk betinget, vil det i nogle tilfælde ligge gemt i de celler, du vil afhjælpe hårtabet med,« siger hun.
De japanske forskeres studie er blevet udgivet i det videnskabelige tidsskrift Science Advances.
