Selv små fejl i kroppen kan have alvorlige følger for mennesker. Tag f.eks. defekter i cellernes antenner, der kaldes 'primære cilier'. Sådan nogle defekter giver alvorlige sygdomme som kræft i hjernen, blindhed, diabetes og cyster på nyrerne.
Også overvægt, svære misdannelser af kraniet og fejlplacering af hjertet i brystkassen er koblet til defekter i cilierne.
Derfor kulegraver et dansk forskerhold i disse år årsagen til, at cilier bliver defekte. På den måde vil forskerne bidrage til udvikling af medicin mod de frygtede sygdomme og lidelser.
»Cilierne fungerer som en slags cellulær gps. Ved at studere deres funktion og dysfunktion kan vi finde ud af, hvorfor livsvigtige signalveje i kroppen går i udu. Efterfølgende kan vores viden bruges til at lave medicin til at korrigere fejlen og på den måde redde menneskeliv,« fortæller lektor Lotte Bang Pedersen fra Ciliegruppen på Københavns Universitets Biologiske Institut.
Lotte Bang Pedersen er en del af en forskergruppe på Københavns Universitet, der intensivt studerer ciliernes dannelse og funktion.
Primære cilier er cellens antenner
\ Fakta
Cilier findes som enten bevægelige eller ubevægelige antenner på cellens overflade. Man har længe vidst, at de bevægelige cilier er vigtige for kroppens funktion, specielt i luftvejene og reproduktionsorganerne, men forskning i de ubevægelige ciliers betydning for kroppen er et relativt nyt forskningsområde. For bare 20 år siden troede forskere, at disse cilier var et ubetydeligt levn fra fortiden, som ikke længere tjente noget formål i kroppen. Det viste sig, at forskerne tog grueligt fejl.
Når kroppen udvikles under fosterdannelsen, er det nødvendigt, at alle organer, muskler og knogler placeres de rigtige steder i en synkroniseret koreografi. Hver celle i kroppen er derfor nødsaget til at vide, hvor den er placeret, hvad den skal gøre, og hvad nabocellerne gør.
Derfor er cellerne også nødt til at være udstyret med antenner, der opfanger, hvad der sker i omgivelserne. De primære cilier har netop den funktion.
De små hårlignende cilier sidder på cellens overflade og opfanger signaler i nærmiljøet. Dernæst sender de signaler ind i cellen, som får at vide, hvordan den skal udvikle sig.
»Et eksempel på vigtigheden af cilierne er hjertets placering i brystkassen under fosterdannelsen. I fosteret sidder der nogle cilier og roterer, hvorved de pisker væsken i det tidligere foster rundt. Andre cilier opfanger så signaler fra væsken, og på den måde bliver der dannet en akse af asymmetri, som hjertet er placeret ud fra. Når cilierne ikke fungerer, så bliver hjertet placeret vilkårligt i brystet eller misdannet,« fortæller Lotte Bang Pedersen.
Lotte Bang Pedersens kollega og tætte samarbejdspartner i Ciliegruppen, lektor Søren Tvorup Christensen, har sammen med forskere fra Panum Instituttet lavet forsøg med små bankende minihjerter, der er dyrket fra stamceller. Her viste han, at hæmning af cilier ved genmanipulation gjorde, at minihjerterne ikke udviklede sig.
Millioner af mennesker lider pga. defekte cilier
\ Fakta
Defekte primære cilier kan være årsag til en slags kraftigt hareskår, hvor ansigtet er alvorligt misdannet og ikke lukket sammen under udviklingen. Desuden kan der opstå vand i hjernen, og i grelle tilfælde kan hjernen udvikle sig uden for kraniet.
Netop på grund af ciliernes betydning for dannelsen og funktionen af organerne, er defekte cilier også årsag til en lang række sygdomme og lidelser.
Cyster i nyren er den mest almindelige, men defekterne kan også give kræft, blindhed, fedme, diabetes og alvorlige misdannelser i organer og kraniet.
»Dysfunktionelle cilier opstår, når der sker skade på menneskers DNA ved eksempelvis påvirkning fra kemikalier eller UV-stråling. Derfor er de fleste cilie-sygdomme, kaldet ciliopatier, genetisk nedarvede. I dag har man identificeret over 30 sygdomme, men det kan sagtens være, at sygdomme, vi ikke kender årsagen til endnu, også er koblet til defekte cilier. Når man lægger alle sygdommene sammen, så er det mange millioner mennesker, det drejer sig om på verdensplan,« siger Lotte Bang Pedersen.
Grundforskning baner vej for ny medicin
Allerede nu har grundforskningen vist sig værdifuld. I samarbejde med danske og internationale forskere har Lotte Bang Pedersen og Søren Tvorup Christensens gruppe bidraget til opdagelsen af flere nye cilie-relaterede sygdomme, eksempelvis VACTERL (kommer til udtryk ved blandt andet vand i hjernen) og gardner (tyktarmskræft).
Sygdommene kan forskerne nu begynde at udvikle medicin imod.
I dag har man identificeret over 30 sygdomme, men det kan sagtens være, at sygdomme, vi ikke kender årsagen til endnu, også er koblet til defekte cilier.
Lotte Bang Pedersen
Andre forskerhold har allerede haft succes med behandling af cyster i nyrerne hos mus og fisk med defekte cilier. Så selvom medicin til behandling af cilie-relaterede sygdomme hos mennesker stadig kun i udviklingsstadiet, kan den forhåbentlig bruges på mennesker i en overskuelig fremtid.
»Der er tusindvis af gener, der styrer dannelsen af cilierne. Før vi kan begynde at designe genterapeutisk eller anden medicin til de forskellige sygdomme, er vi nødt til at vide, hvilke gener der er defekte i den enkelte patient, og hvordan disse fungerer i samspil med andre gener i cellerne. Det er det, vi forsøger at kortlægge,« fortæller Lotte Bang Pedersen.
Bygger cilier, som man bygger højhus
I sin forskning prøver Lotte Bang Pedersen at identificere de mekanismer, der er involveret i dannelsen af cilier.
»Cilierne opbygges, som man ville bygge et tårn. For det første skal der bruges nogle mursten og noget mørtel. Det er byggestenene. Der skal også bruges en elevator til at bringe ’murstenene’ op i cilierne og nogle ’lastbiler’ til at bringe murstenene hen til ciliet. Ydermere skal der bruges en fabrik til at lave murstenene. Hvis bare én af funktionerne er defekt, så bliver cilierne ikke bygget med de efterfølgende konsekvenser,« fortæller Lotte Bang Pedersen.
Specifikt kigger Lotte Bang Pedersen på, hvad der styrer start- og stopfunktionen i den molekylære elevator, der bringer de såkaldte mursten op i cilierne. Hun kigger også på hvordan ’murstenene’ fragtes fra fabrikken hen til bunden af cilierne. I sin forskning bruger hun forskellige molekylærbiologiske teknikker til at inaktivere forskellige relevante gener og kigger derefter på effekten i cilierne.
Senere på året præsenterer Lotte Bang Pedersen sin nyeste forskning i samarbejde med kollega Søren Tvorup Christensen, der har fået støtte fra kræftens bekæmpelse til at undersøge ciliernes funktion i udviklingen af ovariecancer.
