Hvis du skærer en regnorm over i to, så lever forenden videre. Og hvis du fjerner et organ fra en zebrafisk, så vokser det ud igen.
Forskere har længe vidst, at mange dyr og organismer har en helt utrolig evne til reparere sig selv.
Den evne har vi mennesker ikke. Hvis vi mister armen, så vokser der ikke en ny ud igen. Men fostre har til gengæld evnen til at regenerere sig selv i begrænset omfang – den evne mister man dog, kort efter man er født.
Aldring har nemlig negative konsekvenser for alle celler og organer i vores kroppe, og det gør, at vi ikke kan mobilisere reparations-evnen.
Men nu har amerikanske forskere fundet ud af, at det i princippet godt kan lade sig gøre – i hvert fald på mus indtil videre.
Et netop publiceret studie i det videnskabelige tidsskrift Nature har vist, at beskadigede neuroner, altså nerveceller, i øjnene på blinde mus kan omprogrammeres til en mere ungdommelig tilstand, hvor de genvinder evnen til at modstå skade og dermed kan genoprette synet.
»Det er et kæmpe gennembrud i aldringsforskning. Det er første gang, hvor vi ser et eksempel på, at man kan anvende den her metode på en organisme som mus, som ligner os meget,« påpeger professor i aldringsforskning, Simon Holst Bekker-Jensen, ved Center for Sund Aldring på Københavns Universitet. Han har ikke selv været en del af studiet.
Celler kan omprogrammeres
De amerikanske forskere undersøgte, om det var muligt at få de såkaldte retinale ganglionceller (RGC’er) tilbage til et yngre stadie, og om det så ville gøre cellerne i stand til at regenerere sig selv.
RGC’er er nerveceller, der findes i øjnenes nethinde og styrer synssansen.
Nervefibre, som er meget lange tråde, kommunikerer samtidigt lys- og synsindtryk fra øjnene og dybt ind i hjernen.
Når nervefibrene bliver beskadiget tidligt i udviklingen, kan de overleve og reparere sig selv. Men hvis de beskadiges senere i voksenlivet, mister man synet.
Mere uddybet har forskerteamet bag studiet fundet ud af, at tre helt specielle proteiner, som kan tænde og slukke for gener, kan give blinde mus synet tilbage.
Forskere har længe vidst, at man kan tage hvilken som helst celle i kroppen og omprogrammere den til at være en stamcelle, der bagefter kan blive til hvad som helst. Det kan man ved hjælp af de nævnte proteiner, som kaldes Yamanaka-transkriptionsfaktorer eller OSK i dette studie.
»Alle vores celler er specialiserede. Hvis din celle er blevet til en nervecelle, så skal den aldrig kunne blive til en blodcelle. Men Yamanaka-faktorerne nulstiller cellen, og gør den helt naiv igen og åben for input til at blive en anden celle,« forklarer Simon Holst Bekker-Jensen.
Man kan for eksempel tage en hudcelle, lave den til en stamcelle og senere få cellen til at udvikle sig til en nervecelle i stedet.
»Ved at omprogrammere nervecellerne i mus, så får de også en reparations-kapacitet, som vi normalt kun ser i fostertilstand. Den kan altså pludselig aktiveres igen i den voksne organisme. Det er det geniale ved det,« siger Simon Holst Bekker-Jensen.
Ved at udtrykke de tre OSK-faktorer i nervecellerne i øjnene på de voksne, næsten blinde, mus kunne forskerne omprogrammere nervecellerne til en mere ungdommelig tilstand.
Det skete ved, at de kemiske modifikationer af gener på cellerne DNA, blev fjernet i processen. Det er dem, der gør, at cellen er fastlåst og ikke kan blive omdannet til andre celler.
Musene var pludselig i stand til at gro nye nervefibre, hvoraf nogle strakte sig helt til hjernens base. Den samme behandling vendte også udviklingen af tabet af nerveceller og genoprettede synet hos gamle mus.
Behandling inden skaden er sket
\ Fakta: Grøn stær
Kronisk grøn stær medfører skader på synsnerven og udfald i synsfeltet. Hvis det ikke behandles, vil det oftest medføre, at man bliver blind.
Forhøjet tryk i øjet øger risikoen for, at man får kronisk grøn stær.
Sygdommen forekommer ikke før 40 års alder men tiltager herefter med alderen
Kronisk grøn stær er en af de hyppigste årsager til blindhed i Danmark, men den præcise forekomst kendes ikke.
Kronisk stær behandles ofte ved at sænke trykket i øjet med øjendråber, laser eller operation.
Kilde: Sundhed.dk
Professor Simon Holst Bekker-Jensen forklarer dog, at med de metoder, som forskerne har nu, skal man omprogrammere cellerne, inden musene bliver helt blinde. Ellers vil nervefibrene ikke kunne gendannes og vokse ud igen.
Studiet bruger den aldersrelaterede sygdom grøn stær som eksempel, da det på et tidspunkt bliver til uhelbredelig blindhed. Her viser forskerne, at det er muligt at genoprette det beskadigede væv i mus med grøn stær, hvilket man ikke har troet tidligere.
Men hvor langt er vi så fra, at resultaterne kan bruges på mennesker?
»Mange år. Mere end de berømte 10 år,« svarer Simon Holst Bekker-Jensen.
Alligevel er det et skridt i den helt rigtige retning. Og første skridt i forhold til at kunne regenerere nerveceller, efter skaden er sket, ifølge professoren.
»Hjernen fungerer dårligere og dårligere med alderen, hvilket kan betyde demens, hvor der ikke er nogle muligheder for at få de funktioner tilbage, som man mister. Men langt ude i fremtiden kan man måske bruge idéer fra studiet til at forny hjernen,« siger Simon Holst Bekker-Jensen.
I en medfølgende artikel i Nature spørger forskeren Andrew Huberman, som ikke har været involveret i studiet, men som har kvalitetstjekket det for tidsskriftet, ligeledes, om resultaterne er relevante for mennesker.
Han indikerer, at selvom virkningerne af de beskrevne Yamanaka-faktorer stadig skal testes på mennesker, antyder resultaterne, at de muligvis kan omprogrammere nervecellerne i hjernen på tværs af arter.
»Fremtidig forskning bør også tage fat på, om OSK-udtryk (red., de tre Yamanaka-faktorer) kan have det samme bemærkelsesværdige effekter på neuroner andre steder i hjernen og rygmarven,« skriver Andrew Huberman, professor ved Institut for Neurobiologi ved Stanford University School of Medicine i USA, i artiklen.
\ Læs mere
\ Fakta: At tænde og slukke for gener
Methylering er kemiske modifikationer af gener, der gør, at cellernes DNA har fastlåst sin skæbne som celle og ikke kan blive omdannet til andre typer celler. De er altså slukkede.
Men stamceller har nogle enzymer kaldet TET-enzymer, som kan fjerne methyleringen (demethylering). Det fører til, at gener, som normalt er slukket for tid og evighed, kan tændes igen.
Forskerne i studiet viser, at reparations-evnerne kræver, at disse TET-enzymer virker, når de tilfører Yamanaka-faktorerne. Det betyder altså, at demethylering af inaktiverede gener et nøgleskridt i foryngelsen af celler.
Kilde: Simon Holst Bekker-Jensen, professor i aldringsforskning ved Center for Sund Aldring på Københavns Universitet.
\ Manipulation af celler kan udvikle sig til kræft
Når forskerne manipulerer med celler, er der en kendt udfordring, som de skal tage højde for:
Hvis man vil gendanne noget, hvilket forskerne vil i det nye studie, så skal man som nævnt først have cellerne til at gå nogle skridt tilbage i deres udvikling.
Det er det, som Yamanaka-faktorerne bruges til i studiet. Normalt er de en gruppe af fire såkaldte transkriptionsfaktorer kaldet Oct4, Sox2, Klf4 og c-Myc, der kort fortalt kan gøre, at modne celler kan gendannes til deres umodne tilstand.
Men så snart man begynder at pille ved cellers identitet med Yamanaka-faktorerne, kan det gå én af to veje:
Enten kan det føre til, at de reparerer sig selv, eller det kan gå den uønskede vej og føre til kræft-tumorer, fordi cellerne igen får evnen til at dele sig.
»Det er problematisk, men det er en balance, som forskerne godt er klar over. Man har prøvet at tænde for Yamanaka-faktorerne i alle cellerne i en voksen mus, og så udvikler den kræft,« siger professor i aldringsforskning, Simon Holst Bekker-Jensen, ved Center for Sund Aldring på Københavns Universitet.
Heldigvis fandt forskerne ud af, at de kunne omgå farerne ved blot at udtrykke tre af Yamanaka-faktorerne: Oct4, Sox2 og Klf4 (sammen kaldet OSK).
Sløjfningen af den ene faktor ser altså ud til at have båret frugt i studiet, da der ikke er nogle af forsøgs-musene, som har udviklet kræft, hvilket man ellers tidligere har set, når man har sluppet alle Yamanaka-faktorerne løs i mus.
