”Stamcellsforskning” är ett ord med särskild laddning. Men allt som har med stamceller att göra behöver inte handla direkt om nya terapier. Stamceller har vanliga biologisk funktioner i kroppen också, som det finns mycket vi inte vet om.

Häromdagen gick det ut en mycket avskalad TT-notis om en artikel om sådan forskning. Notisen är fyra meningar lång, vilket måste vara någon sorts rekord. DN har en lite längre variant som får med (nästan hela) tidskriftens namn. Karolinska institutets pressmeddelande finns här och är betydligt mindre sparsmakat. Och slutligen, själva artikeln:

Fanie Barnabé-Heider, Christian Göritz, Hanna Sabelström, Hirohide Takebayashi, Frank W. Pfrieger, Konstantinos Meletis & Jonas Frisén (2010) Origin of new glial cells in the intact and injured adult spinal cord. Cell Stem Cell. Förhandspublicerat 8 oktober.

Vad är det då som försiggår? Låt oss ta en liten titt, som neurobiologiska amatörer. Att nervsystemet består av nervceller, det hörs ju på namnet. De avbildas här på en teckning av Santiago Ramón y Cajal, som föreställer två typer av neuroner i lillhjärnan.

Men nervcellerna är långt ifrån ensamma i nervsystemet; det finns en rad andra celltyper som är nog så viktiga. Med ett ord brukar de kallas gliaceller. De stödjer och skyddar neuronerna, reglerar den kemiska miljön och bildar myelin — ett isolerande lager kring nervcellernas utskott som krävs för att den elektriska signalleringen ska fungera ordentligt. Demyelinering, när myelinet av någon anledning skadas, är en del av MS och liknande sjukdomar. Några av dem är immunceller som äter upp inkräktare.

Och, viktigast i det här sammanhanget, när nervsystemet skadas är det gliaceller som rycker in för att bilda ny vävnad. Men gliaceller är flera olika celltyper och alla gör inte allt. Framför allt, som vi nämnde tidigare i samband med cancer, är det inte alla celler i kroppen som får dela sig. Den uppgiften sköts ofta av stamceller, celler som själva inte är helt specialiserade, utan istället har förmågan att dela sig och ge upphov till andra celler, som sedan blir de specialiserade celltyper kroppen behöver. Nya gliaceller i en skadad ryggmärg, till exempel.

Det Barnabé-Heider & co ville ta reda på vilken typ av gliaceller som fungerar som stamceller vid en ryggmärgsskada. Ur medicinsk synvinkel hade det varit intressant att kunna bilda nya nerver, men också myelinerande gliaceller. Och visst går det att få stamceller från nervsystemet att utvecklas till nervceller i plaströr- och skålar utanför kroppen. Men i kroppen är det inte så enkelt. Att förstå hur nya neuroner och nytt myelin bildas — och hur vi eventuellt kan få dem att återbildas bättre — är så klart ett av motiven bakom sådan forskning.

Det fanns tre huvudmisstänkta celltyper: oligodendroglia, ependymceller och astrocyter, som alla tidigare visat sig fungera som stamceller i olika sammanhang — i andra delar av nervsystemet eller i provrör. Astrocyter utmärker sig genom att de ser ut som små stjärnor; de är stödceller åt neuronerna i centrala nervsystemet. Oligodendroglia ägnar sig mest åt att isolera nervceller, alltså att bilda myelin (för ordningens skull: de oligodendroglia som de studerade i det här fallet är redan beskrivna som förstadieceller, alltså en cell som liknar en stamcell, men som bara bildar en enda celltyp). Ependymcellerna, slutligen, täcker ytan kring de vätskefyllda hålrummen i nervsystemet — hjärnans ventriklar och kanalen mitt i ryggraden.

Så, hur gick själva experimentet till? Barnabé-Heider & co använde transgena möss modifierade med en kombination av olika gener, som gör att mössens gliaceller färgas in med fluorescenta proteiner. När mössen avlivats och deras ryggmärg monterats i mikroskop går det alltså att se fluorescerande gliaceller.

Mössen har genen för proteinet Cre kopplat till en estrogenrecetpor. Det innebär att när cellerna utsätts för hormonet estrogen, eller det estrogenliknande ämnet tamoxifen, så aktiveras Cre. Cre i sin tur är ett rekombinas, ett enzym som klipper i DNA. Om en bit DNA omges av en vissa särskilda sekvenser — som går under det kryptiska namnet loxP — så kommer Cre att klippa bort den. Vidare så har mössen en gen för ett fluorescent protein, alltså ett protein som, ifall man lyser på det, lyser tillbaka med en viss färg. Den genen är kopplad  till en promotor (en kontrollsekvens som styr genens uttryck) som gör att det bara används i just den celltypen, och till en sekvens som stänger av uttrycket. Denna så kallade stoppsekvens gör att genen inte uttrycks alls — om inte stoppsekvensen klipps bort. Därför omges stoppsekvensen av loxP-sekvenser. Så, om Cre aktiveras så klipps stoppsekvensen bort och det fluorescenta proteinet uttrycks. Här är en bild på ependymceller — det gröna i mitten, kring kanalen i ryggmärgen — inmärkta med liknande teknik (Meletis et al. 2008):

Så, när musen får en injektion av tamoxifen så börjar antingen astrocyter, oligodendroglia eller ependymceller att uttrycka fluorescent protein. Och det fortsätter de med. På så sätt går det att spåra vilken celltyp nya celler kommer ifrån. Om astrocyter lyser gult i ett prov från en mus som uttrycker fluorescent protein i ependymceller — då vet man att ependymceller givit upphov till astrocyter.

De har tittat på möss med sådan genetisk infärgning i alla tre celltyperna, både på frisk ryggmärg och på möss som sövts ner och blivit utsatta för en ryggmärgsskada. Resultatet blev att i en skadad ryggmärg börjar alla tre celltyperna bilda fler av sin egen sort. Astrocyter bildar andra astrocyter. Förstadiecellerna till oligodendroglia bildar oligodendroglia. Men ependymceller bildar inte bara ependymceller, utan också andra celltyper. Det är alltså bara de som uppvisar stamcellsfunktion i det här arbetet.

För oss som inte är så inne på neurobiologi är det inte helt lätt att veta var den här artikeln passar in, för den är så klart del av ett pågående arbete med många olika artiklar och forskargrupper. Men något lär vi oss väl alltid, och på vägen fick vi ett par exempel på cellbiologiska illustrationer förr och nu.

Litteratur

Meletis K, Barnabé-Heider F, Carlén M, Evergren E, Tomilin N, et al. (2008) Spinal Cord Injury Reveals Multilineage Differentiation of Ependymal Cells. PLoS Biol 6 e182. doi:10.1371/journal.pbio.0060182

Fanie Barnabé-Heider, Christian Göritz, Hanna Sabelström, Hirohide Takebayashi, Frank W. Pfrieger, Konstantinos Meletis & Jonas Frisén (2010) Origin of new glial cells in the intact and injured adult spinal cord. Cell Stem Cell. Förhandspublicerat 8 oktober.