På et laboratorie i det sydlige Odense dyrker forskere forskellige minihjerner for at se, hvilke der er bedst egnede til at forstå, hvad der sker i hjernen, når vi udvikler skizofreni.
\ Automatisk oplæsning
Kunne det ikke være fantastisk, hvis vi kunne se ind i hjernen, før psykiske sygdomme som skizofreni opstår?
Så kunne vi komme tættere på at forstå, hvorfor nogle rammes af skizofreni – hvad vi faktisk ikke rigtig ved i dag.
Det er netop, hvad vi forsøger i et laboratorie i det sydlige Odense. Ikke at åbne folks hoveder (den slags gør man ikke mere), men at dyrke ’minihjerner’ af menneskelige stamceller.
Og i et nyt studie har vi set nærmere på, hvordan man bedst dyrker minihjerner, der kan bruges til at forstå skizofreniens gåder. Måske det kan åbne for bedre behandling og forebyggelse.
Før vi kommer til resultaterne, skal vi dog først forstå, hvordan stamceller kan blive til minihjerner.
Skizofreni er alvorlig psykiatrisk sygdom, som påvirker ens tanker, følelser og opfattelse af verden.
Vi ved endnu ikke præcis hvad, der forårsager sygdommen, men både genetiske og miljømæssige faktorer har betydning.
Forskning tyder på, at biologiske ændringer i hjernen, som måske allerede opstår i fosterlivet, betyder, at belastninger senere i livet kan udløse sygdommen.
Dette er dog svært at undersøge og bevise.
Som forskere har vi begrænset mulighed for at få indblik i, hvad der sker i hjernen på en patient med skizofreni mange år inden, de udvikler sygdommen, og endnu mindre i fosterlivet.
Forskning i såkaldte hjerne-organoider (’mini-hjerner’), som vi arbejder med på Syddansk Universitet, kan hjælpe med at løse dette problem.Du kan dykke ned i Videnskab.dk’s artikler om skizofreni her.
Netop fordi vi ikke kan undersøge levende menneskers hjerner mange år før, sygdommen bryder ud, har vi brug for modeller, der viser, hvad der sker. De modeller – ’minihjerner’ – vi arbejder med, kaldes med et mere teknisk ord for hjerne-organoider. De er bare et par mm store i diameter og består af kunstigt nervevæv, fremstillet fra menneskets stamceller.
De stamceller, vi arbejder med, har evnen til at blive til alle typer af celler i vores krop.
Ved at efterligne forholdene under udviklingen af vores hjerner i fosterlivet, kan vi udvikle stamcellerne til nervevæv i laboratoriet. Modellerne efterligner altså den tidlige hjerneudvikling hos mennesker.
Selvom minihjernerne er meget små, indeholder de de samme nerveceller og nogle af de støtteceller, som findes i rigtigt nervevæv i hjernen.
Og hvis vi justerer signalerne lidt, kan vi guide dem til at efterligne nervevæv fra bestemte områder af vores nervesystem, for eksempel hjernebarken, lillehjernen eller rygmarven.
Ved at målrette processen kan vi lave det nervevæv, som er mest relevant for den sygdom, vi gerne vil undersøge.
Eksempelvis kan vi lave hjerne-organoider, der ligner midthjernen og indeholder nerveceller, som anvender signalstoffet dopamin.
Denne type af dopamin-rige nerveceller er særligt følsomme overfor Parkinsons sygdom. Derfor kan midthjerne-organoider bruges til at studere denne sygdom.
Skizofreni påvirker mange områder i hjernen, men den forreste, største del af vores hjernebark, frontallapperne, er særligt ramte tidligt i sygdomsudviklingen.
Frontallapperne er centrale for vores kognitive funktioner som planlægning, virkelighedsopfattelse, personlighed og social adfærd – funktioner, der ofte er påvirket under skizofreni.
Når vi vil forske i skizofreni, er det derfor hjerne-organoider, som ligner frontallapperne, vi bruger.
Og så er vi tilbage ved vores nye studie, der netop er udgivet i tidsskriftet Cell Reports Methods.
Her har vi sammenlignet de to mest anvendte metoder til at danne nervevæv, der minder om hjernebarken i frontallapperne. Dette kan nemlig gøres på flere måder.
Valget af metode er ikke bare en teknisk detalje. Det afgør, hvor pålidelige vores resultater bliver – og hvor tæt, vi kommer på at forstå sygdommens biologi.
Den model, vi vælger, skal efterligne hjernevævet så godt som muligt. Hvis ikke den ligner godt nok, risikerer vi at drage forkerte konklusioner om sygdommen.
Forskellen på de to metoder, vi har sammenlignet, består blandt andet i, hvor mange signaler, vi anvender undervejs i processen.
Forestil dig, at vi forskere er en slags forældre, der skal opdrage vores børn, stamcellerne, under deres udvikling til nervevæv.
I den ene metode bruger vi en ’cocktail’ af signalstoffer, der virker som en guide-bog for stamcellerne, der præcist fortæller dem, hvad de skal blive til.
I den anden metode stoler vi mere på stamcellernes egne evner til, med vores støtte, at træffe de rigtige valg undervejs.
Vi har lavet et stort antal minihjerner (mere præcist forhjerne-organoider) med begge metoder og testet dem grundigt.
Vores resultater viser, at der er fordele og ulemper ved begge fremgangsmåder.
Et vigtigt resultat er, at begge typer af forhjerne-organoider, når man måler på proteinerne i dem, minder meget om rigtigt humant nervevæv fra frontallapperne under fosterudviklingen.
De ikke-guidede forhjerne-organoider danner flere af hjernens vigtige støtteceller og bliver ikke overraskende – deres frie opdragelse taget i betragtning – mere forskellige.
De guidede bliver mere ensartede og danner flere nerveceller, inklusiv den type, der danner signalstoffet GABA.
Og netop forstyrrelser i GABA-systemet mistænkes for at spille en central rolle i udviklingen af skizofreni. Det gør den guidede model særligt interessant, hvis vi vil forstå de tidlige biologiske forandringer, der kan føre til skizofreni.
Baseret på resultaterne fra vores studie har vi valgt den guidede metode til et stort, igangværende forskningsprojekt indenfor skizofreni, som vi laver i samarbejde med forskningsgrupper ved Psykiatrisk Center København og Københavns Universitet.
Her undersøger og sammenligner vi mini-forhjerner lavet fra stamceller fra patienter og raske personer.
Hvis vi kan finde systematiske forskelle mellem mini-forhjerner fra patienter og raske personer, kan det give os et fingerpeg om, hvad der går galt i hjernen, længe inden de første symptomer viser sig.
Vi er stadig langt fra at kunne forudsige eller forebygge skizofreni.
Men hvis vi kan forstå de allerførste biologiske forandringer i sygdommen, kan det på sigt åbne for tidligere og bedre behandling – og måske en dag forebyggelse.
Hver anden fredag får du tilsendt de nyeste artikler og podcasts om hjernen og psykologi.
