Seksbenede frøer og orme med fire hoveder: Han omprogrammerer kroppe
Nogle kalder ham 'Frankenstein-forskeren'.
Bioelektricitet Michael Levin

Denne frø med seks ben, udviklet i Levin Lab, var på forsiden af tidsskriftet 'Development' i 2007. (Foto: Development)

I Michael Levins laboratorium, the Levin Lab, på Tuft University i USA bor der haletudser med øjne på tarmen, frøer med alt for mange ben, og en fladorm der er formet som en hat.

Det ligger ikke i dyrenes arvemasse, altså deres genom, at forme sig på den måde.

De ser ud, som de gør, fordi Michael Levin og hans kollegaer har manipuleret med deres kroppe med et redskab, som de mener overskriver den genetiske standardindstilling. Et redskab, som de mener, rummer potentialet til en dag for eksempel at kunne kurere kræft og gro afhuggede lemmer ud igen.

»Hvis du spørger folk, hvor en organismes form kommer fra, vil de sige genomet – men det her er en anden kilde end generne. Vi kan ikke kigge på et genom og vide, om organismen vil være formet som et træ, en blæksprutte eller et menneske. Der må være en supplerende forklaring,« siger professor Michael Levin.

Historien kort
  • En amerikansk forsker har store drømme for sin forskning i bioelektricitet, som han mener har potentiale til en dag at kunne kurere kræft og gro afhuggede lemmer ud igen.
  • Han tester sine ideer på fladorme, frøer og haletudser, som han for eksempel former som hatte eller giver hoveder i begge ender.
  • Er manden gal eller genial?

Kroppens celler gemmer på elektrisk minde

En af de primære ideer bag Michael Levins arbejde er såkaldt bioelektricitet.

Det går kort sagt ud på, at alle cellerne i vores krop tilsammen, som et netværk, gemmer på en hukommelse. En form for ’minde’, som fortæller dem, hvad de skal bygge, og hvor de skal bygge det henne.

Om de er sat i verden til at bygge en fod, en lever eller en hjerne. At hjertet skal sidde i højre side af kroppen og bugspytkirtlen i venstre. Og hey! Nu er øret færdigt, så nu kan vi godt holde fyraften.

Cellerne dirigerer byggeprocessen med bittesmå elektriske signaler, som flyver gennem kroppen og tænder og slukker for generne. Man kan nærmest sige, at de er født med en form for byggemanual til generne.

Hvis man forstår cellenetværkets bioelektriske minde, kan man også manipulere med det. Og eksempelvis skabe en orm med hoved i begge ender. Ormene her er fra Michael Levins laboratorium. (Video: Adam Piore)

»Tænk på det som en computer. Hvis du får en computer og gerne vil forstå, hvordan den virker, kan du selvfølgelig kigge på alle dens dele – knapper, ledninger, spoler – og de er helt afgørende. Men hvis du ikke forstår og lærer at styre den software, som guider dens funktion, misser du den vigtigste del,« forklarer Michael Levin.

»Det er altså generne, der afgør, hvilken hardware du har til rådighed, og cellerne der styrer softwaren, altså de programmer du kan køre på den. Som eksempelvis hvor og hvordan de skal bygge et øje,« fortsætter han.

»Vi kan ændre anatomien fuldstændig«

Det er ikke tilfældigt, at Michael Levin benytter sig af computersprog, når han skal forklare sine ideer. Han er oprindeligt uddannet i datalogi, og hans arbejde har lige fra starten taget udgangspunkt i en grundlæggende nysgerrighed på, hvordan informationer bliver bearbejdet.

Bioelektricitet Michael Levin

Her ses en orm med fire hoveder fra Levin Lab. Ormens bioelektriske netværk er blevet forstyrret på en måde, så den danner ekstra hoveder. (Foto: Levin Lab)

I dag handler det bare om informationer i kroppen frem for på en PC eller Mac.

Sagen er den, at hvis man kan afkode de programmer, som bliver kørt i kroppens væv – hvordan de tænder og slukker for forskellige gener på de rigtige steder og de rigtige tidspunkter for at lave en hjerne for eksempel – kan man, teoretisk set, selv kopiere og manipulere med det program.

Sådan at et øje for eksempel pludselig vokser på tarmen, eller at en afhugget arm vokser ud igen.

Bioelektricitet Michael Levin

Michael Levin drømmer om en dag at knække alle dele af den bioelektriske kode - og gøre os i stand til at designe lige det vi vil på menneskekroppen. (Foto: Levin Lab)

»Med vores forskning viser vi, at der er et elektrisk minde, og at vi kan omskrive det. Vi kan for eksempel lave orme, der har hoveder i begge ender. Vi kan ændre anatomien fuldstændig uden at røre ved generne,« siger professoren.

Få sprængt din arm af – og gro en ny

Michael Levin sætter ikke sit lys under en skæppe:

Ud over potentialet til en dag at kunne bruge bioelektricitet til at styre kræftceller og eksempelvis forhindre dem i at sprede sig, ser han også muligheder for at kunne reparere misdannelser hos spædbørn.

Begge dele skal vi om lidt møde forskere, som arbejder med at implementere i virkelighedens verden. Michael Levin selv arbejder primært med 'kodningen' bag – eller 'softwaren', som han selv ville kalde den.

Ionkanaler er transportveje ind og ud af celler

Cellerne dirigerer byggeprocessen i kroppen gennem såkaldte ion-kanaler. Dem er du stensikkert støt på i biologi-undervisningen:

Det er en slags ’portåbning’, som sidder på cellens membran, og som tillader transport af ioner ind og ud af cellen.

En ion er et atom eller et molekyle – for eksempel natrium, kalium, calcium og klor – der har optaget en eller flere elektroner og derved har fået en negativ eller positiv elektrisk ladning.

Deraf 'det elektriske minde', som Michael Levin kalder det.

Et tredje perspektiv kan være at gro afhuggede lemmer tilbage – eksempelvis hos soldater eller ofre for ulykker.

»Jeg ved ikke, om det vil gå hurtigere end den normale menneskelige fostervækst. Men worst case-scenariet er: Hvis du får sprængt din arm af som 25-årig, vil du som 35-årig måske have en teenagers hånd, som er helt funktionel,« sagde Levin sidste år til det amerikanske medie Popular Science.

»Det vil tiltrække et kæmpe antal forskere«

Til Videnskab.dk påpeger Levin selv, at hans arbejde ikke er »mainstream«. Men med det mener han først og fremmest, at det langt fra er alle forskerkollegaer, der har forstået vigtigheden af – og mulighederne i – hans arbejde.

Bioelektricitet Michael Levin

Her ses den midterste del af en haletudse, som er blevet farvet med et særligt kemikalie - et fluorescerende farvestof - som er følsomt over for elektrisk spænding. Denne teknik gør det muligt at se kroppens elektriske 'kort'. (Foto: Doug Blackiston)

Han har publiceret næsten 200 artikler om emnet og altså været igennem fagfællers hårde bedømmelse adskillige gange. Hans arbejde har været på forsiden af flere anerkendte tidsskrifter som Cell, Journal of Neuroscience, Biology Open og Development, og de mange dyr med underlige kroppe og en overflod af lemmer taler deres eget tydelige sprog.

»Når folk en dag opdager, at vores teorier er af afgørende biomedicinsk betydning, vil det tiltrække et kæmpe antal forskere, som vil have lyst til at arbejde med dem,« lyder det fra Michael Levin, som påpeger, at tidsperspektivet for, hvornår det vil være muligt at anvende bioelektricitet direkte på eksempelvis kræftpatienter, bliver helt afhængigt af, hvor mange mennesker der med tiden vælger at kaste sig over feltet.

Og, ikke mindst, finansiering, tilføjer han.

Bioelektricitet Michael Levin

Levins forskning har været på forsiden af flere videnskabelige tidsskrifter, heriblandt Biology Open og Development. (Foto: Biology Open/Development)

Bioelektricitet eksisterer ikke i Danmark

Levin fortæller, at hans oplevelse generelt er, at andre forskere, efter at have hørt om hans arbejde, siger: ’Nej, hvor interessant, lad mig nu vende tilbage til det, jeg selv laver.’ Det er svært at få andre forskere til at skifte løbebane – særligt de dygtigste af slagsen, påpeger han.

Han ønsker ikke at lyde pessimistisk – samtidig har Levin Lab mange samarbejdspartnere, som har ladet sig inspirere af deres arbejde og taget deres tilgange til sig i deres egne projekter – men kigger man hen over det danske forskerlandskab, har professoren ikke desto mindre ret.

Flere forskere, Videnskab.dk har kontaktet, har takket nej til at kommentere på Levins arbejde, fordi det ikke var deres 'område'. Bioelektricitet eksisterer ikke, så vidt Videnskab.dk har kunnet finde frem til, som et selvstændigt forskningsfelt i Danmark.

Langt om længe lykkes det dog at få professor Nicole Schmitt i tale. Hun arbejder til daglig med ionkanaler og hjerte- og kredsløbsforskning på Københavns Universitet og har godt nok aldrig hørt om Michael Levin før, men lover at læse nogle af hans artikler og sætte sig ind i hans arbejde. Næste gang vi taler sammen, er hun splittet mellem at være dybt imponeret og dybt skeptisk.

»Han arbejder i den grad med noget, som der ikke er ret mange andre, der gør. Hverken jeg eller mine kollegaer kendte ham på forhånd, og det, synes jeg, er mærkeligt. Men jeg synes virkelig, at hans felt er spændende.«

»Det er modigt og skørt nok til en Nobelpris«

Nicole Schmitt fortæller, at dele af Michael Levins arbejde spiller direkte ind i, hvad hun selv sidder med til daglig. Faktisk sidder hun i sit laboratorium pt. med et dilemma, som hun mener, at elektriske signaler muligvis kan være løsningen på.

Men Michael Levin er ikke særlig ydmyg omkring sit arbejde, pointerer hun. En videnskabelig udgivelse i Scientific Reports, som er et open access tidsskrift, der udgives af de samme, som udgiver Nature, står i hans publikationsliste opført som 'Nature Scientific Reports'. Det er ikke direkte forkert, men det er heller ikke en helt rigtig angivelse.

»Og når du pynter med sådan noget, kan jeg ikke lade være med at tænke, hvad pynter du ellers på?«

Omvendt, lyder det fra Nicole Schmitt, har hun tidligere oplevet, at frontløbere bliver hånet af det øvrige forskersamfund – kun for senere hen at vise sig at have haft ret lige fra start.

»Jeg tror, at hans ide har potentiale til at være noget rigtig stort, jeg bliver bare nervøs, når jeg kigger på hans hjemmeside. Er det et oversalg, eller er det en fantastisk god ide? Det ved jeg ikke. Men det er modigt og skørt nok til en dag at kunne blive til en Nobelpris.«

Bioelektricitet Michael Levin

Dette billede viser et udsnit af en haletudses tarm, hvor der er vokset et øje. Her er den bioelektriske tilstand blevet omprogrammeret i fosterets tidligste stadier. (Foto: Levin Lab)

Michael Levin lader sig ikke gå på af den slags kritik, siger han.

»Hvis den mest konkrete kritik af mit arbejde, nogen kan komme op med, er min hjemmeside, kommer jeg ikke til at ligge søvnløs over det. Det er langt mere interessant, når jeg hører fra mennesker, som faktisk læser vores og andres videnskabelige artikler på feltet og foreslår nye ideer, som jeg kan lære af.«

»Michaels arbejde er fundamentalt«

I udlandet går det lettere med at finde forskere, som kender til Michael Levins arbejde. Der er professor Emily Bates, som har en ph.d. i genetik fra Harvard Medical School og i dag arbejder med genetikken bag fødselsdefekter ved University of Colorado, Denver.

Hun har læst mange af Levins videnskabelige artikler om bioelektriske signaler inden for udvikling.

»Michaels arbejde er fundamentalt inden for arbejdet i bioelektriske signaler. Han har været afgørende for at flytte feltet fremad,« lyder det fra professoren, som igennem sit eget arbejde blandt andet har fundet ud af, at ionkanaler regulerer frigørelsen af en vækstfaktor, som er vigtig for ansigtets og lemmernes udvikling.

Når andre finder Levins arbejde kontroversielt, skyldes det først og fremmest, at udviklingsbiologer tænker i gener og proteiner, men ikke i bioelektriske signaler, mens hjerneforskere måske nok tænker i bioelektriske signaler, men til gengæld ikke tænker på dem ud over nervesystemet, mener hun.

Bioelektricitet Michael Levin

Levin og hans kollegaer arbejder på at fremkalde regeneration af komplekse organer, herunder halen, som har rygmarv, muskel, karsystemer og perifere nerver – det vil sige nerver, som går fra hjernen og rygmarven ud til resten af kroppen. For at spore regeneration af rygmarven har forskerne i denne haletudse mærket rygmarven med en rød fluorescerende farve. (Foto: Levin Lab)

»Levin er en pioner«

Og så er der kræftprofessoren Mustafa Djamgoz fra Imperial College London, som på baggrund af sit arbejde med ionkanaler og bioelektricitets involvering i spredningen af kræft er i gang med at udvikle en ny type kræftmedicin.

Også han er begejstret for Michael Levin, som han mødte i forbindelse med et oplæg på Harvard. De har aldrig arbejdet sammen, men Mustafa Djamgoz beskriver dem som kollegaer med den samme vision og mission.

»Levin er en pioner inden for bioelektricitet,« siger Djamgoz, som sammen med blandt andet danske kollegaer har startet virksomheden Celex Oncology. Inden længe går de i gang med at udføre de første kliniske forsøg på mennesker med lægemidlet, som ifølge professoren næsten ikke har nogle bivirkninger og kan anvendes mod mange typer kræft.

Og det er faktisk den eneste finger, han har at sætte på Levins arbejde; at Levin stadig 'kun' arbejder med frøer og orme. For, som Mustafa Djamgoz siger, selvom Levins arbejde har været meget lærerigt, er man på et tidspunkt nødt til at rykke videre til mere avancerede dyremodeller og, i sidste ende, mennesker.

Bioelektricitet Michael Levin

Levin-forskerne arbejder en del med orme, som er i stand til at regenere sig selv. Her ses eksempler på orme, hvis bioelektriske signal er blevet ændret, før de regenerede sig selv – og eksempelvis manipuleret til at vokse til en hatteform. (Foto: Levin Lab)

De kalder ham Frankenstein-forskeren

Foreløbig fortsætter Michael Levin dog sit arbejde med dyr. Han er interesseret i at forstå processen bag, det større hele, lave generelle algoritmer, som kan udbredes og bruges af andre forskere, når de en dag får øjnene op for potentialet.

Nogle har kaldt ham 'Frankenstein-forskeren', fordi han manipulerer med formerne på de forskellige dyr i sit laboratorium. Det er en sammenligning, han har hørt mange gange, fortæller han.

»Journalister og videnskabelige forfattere bruger det altid, fordi offentligheden kender Frankenstein-filmene,« siger Levin og fortsætter:

»Det er rigtigt, at vi laver dyr, som ikke er set før. Men det er jo, fordi vi tester vores teorier i virkelighedens verden. Du kan ikke studere ændringer i dyrenes fysik uden nogensinde at lave ændringer på virkelige dyr, det er sådan, vi finder ud af, om vores forudsigelser holder vand.«

»Vi har ikke knækket hele koden endnu«

Levins seneste studie, som er udkommet i tidsskriftet Regeneration, handler om regenerative fladorme. Det vil sige, at ormen kan gro hovedet ud igen, hvis det bliver kappet af, og det elektriske signal har Levin og hans gruppe formået at observere og ændre.

Men der er stadig umådeligt mange signaler, som de ikke har formået at afkode endnu. En firkantet orm med et hoved i hver hjørne kan de lave uden problemer, men nyrer og levere ligger ude i fremtiden. Så langt er de ikke nået endnu.

»Vi har ikke knækket hele den bioelektriske kode endnu. Der er fortsat mange ting, vi ikke kan kontrollere. Men min vision er, at vi en dag vil være i stand til at skrive alle dele af koden, og i sidste ende – designe lige det, vi drømmer om,« slutter Levin.