Skip to main content
Celleforskning

Forskere vil kortlægge dine celler. Alle 37 billioner

Vi er på vej til at vide mere om menneskekroppens celler, end nogen forsker nogen sinde har turdet drømme om. Men hvad skal vi bruge det til?

Af Birgitte Svennevig, , 11-12-2020

Alene tanken om hvad man bevæger sig ud i, hvis man beslutter sig for at forske i celler, kan tage pusten fra en: En menneskekrop indeholder 37 billioner celler, plus/minus et par milliarder.

Til trods for at de indeholder samme dna, opfører hver eneste af dem sig forskelligt, afhængig af de påvirkninger, de får fra kroppen og hinanden.

Og som om det ikke er nok, så kan de også skifte mellem forskellige stadier, afhængigt af hvilke udfordringer, de møder.

Nye dukker op

Så en levercelle er altså ikke bare en levercelle, og en hudcelle er ikke bare en hudcelle. Det troede man ellers for 50 år siden.

Dengang regnede man også med, at der fandtes i omegnen af 200 forskellige celletyper, men takket være mere og mere avanceret teknologi kan man i dag studere mekanismerne i enkelte celler, og det har ført til opdagelsen af mange nye celletyper.

Det filosofiske spørgsmål om celler

I løbet af livet bliver vores celler løbende skiftet ud. Hver enkelt celle i vores krop dør og bliver erstattet af en ny. F.eks. skiftes tarmcellerne ud i løbet af få dage, hudceller i løbet af en måneds tid, og leverceller holder i cirka seks uger. Filosoffer argumenterer for, at man kan betragte menneskekroppen som Theseus’ skib. Theseus var en græsk konge, hvis skib blev bevaret længe efter hans død. Skibet var af træ, og i takt med at delene rådnede, blev de skiftet ud med nyt træ. Det fik den græske filosof Plutark til at spørge: Er dette skib det samme? Og hvis ikke, hvornår ophørte det så med at være Theseus’ skib? Samme spørgsmål kan vi stille os selv: Er en celle den samme, når den er blevet skiftet ud? Og er et menneske stadig det samme, når alle dets celler er blevet skiftet ud?

Og der bliver ved med at dukke nye op.

Hvis der er så mange forskellige celletyper, og de yderligere kan skifte mellem forskellige stadier, kan vi så nogensinde komme til at overskue, hvordan et menneskes krop fungerer?

– Selvom der er så mange celletyper, og selvom de interagerer forskelligt, har vi et godt overblik over de grundlæggende, generelle mekanismer for, hvordan f.eks. en lever fungerer.

Men det er ligesom rumforskning: Vi har et overblik og nogle kvalificerede formodninger om, hvad der er derude – men vi opdager også hele tiden nye planeter og partikler, som bærer ny viden og indsigt med sig, siger Kedar Natarajan.


Befrugtede æg

Han er adjunkt og forskningsleder ved Danish Institute of Advanced Science og Institut for Biokemi og Molekylær Biologi.

Og hans speciale er embryonale stamceller – hvilke processer der er på spil, når et befrugtet æg begynder at dele sig og give ophav til alle de forskellige celletyper, som er nødvendige for at bygge en organisme.

Han arbejder også med at udvikle og forbedre teknikker til at finde alle de endnu uopdagede celletyper og celle-stadier, som forskere ved findes.

Et atlas over celler

Udforskningen og kortlægningen af celletyper og stadier er et gigantisk projekt, der ikke kan udføres af enkelte forskergrupper. Der er derfor etableret store internationale samarbejder som f.eks. The Human Cell Atlas, som blev grundlagt i 2016.

Idékvinden bag dette ambitiøse projekt er Kedar Natarajans tidligere forskningsrådgiver, professor Sarah Teichmann fra Wellcome Sanger Institute i England,

Hun blev grebet af de kæmpe perspektiver i, at man en dag vil have identificeret alle celletyper og deres mylder af varierende stadier i menneskets organisme; det vil gøre forskere i stand til at forstå og behandle sygdomme i en grad, som er uhørt i dag.

Det er fantastisk at se så mange forskellige ekspertiser bidrage til denne gigantiske opgave

Kedar Natarajan, adjunkt

Ud over The Human Atlas bidrager Kedar Natarajans forskningsgruppe også til den fælleseuropæiske forskningsindsats The LifeTime Initiative, der især har fokus på at udvikle nye teknologier til enkeltcelle-forskningen.

– Det er fantastisk at se så mange forskellige ekspertiser bidrage til denne gigantiske opgave: Det er folk fra f.eks. biologi, fysiologi, epidemiologi, kemi, biofysik, data science og matematik, der forener kræfterne og tilsammen investerer en sindssyg mængde ressourcer i den opgave, siger Kedar Natarajan.

Gennembrud for malaria

Gennembruddene er allerede begyndt at melde sig. Et eksempel er malaria.

Sidste år kunne Mara Lawniczaks forskningsgruppe på Sanger Institute, med bidrag fra blandt andet Kedar Natarajan, fremlægge fundet af nye hidtil ukendte celletyper, som er ansvarlige for udviklingen af malaria.

Men da det kun er nogle gange, i bestemte tilstande, at disse celler rent faktisk udløser malaria, er det interessante yderligere, at forskerne også kunne også pege på, hvilke specifikke tilstande cellerne var farlige i.

Den rigtig farlige kræftcelle

I øjeblikket har Kedar Natarajan og hans kolleger på SDU kig på et gen, der findes i de fleste celler. Under normale forhold er dette gen uskadeligt, men det kan finde på at ændre sig, og så bliver cellen farlig. Rigtig farlig, fordi cellen nu ændrer sig til en kræftcelle.

– Dette gen er ansvarlig for udviklingen af de fleste kræfttyper, så det har potentiale til at blive et kæmpe gennembrud, at vi nu har fundet den celletype, som aktiverer genet og starter den proces, der får en ellers rask celle til at blive til en kræftcelle, siger Kedar Natarajan.

Med denne viden kan man nu forsøge at forhindre celletypen i at starte den molekylære kædereaktion, der fører til udviklingen af alle kræftformer.

For mange celler i blenderen

Hvordan kan det være, at det først er nu, forskerne har opdaget, at der findes så mange flere end 200 celletyper, og at de kan skifte form til noget nær ukendelighed?

Svaret skal findes i måden, man kigger på. For 50 år siden gav det mening at formode, at alle celler i f.eks. et organ som leveren var mere eller mindre ens – i hvert fald så ens, at man kunne formode, at de opfører sig ens og reagerer ens på påvirkninger.

Så en levercelles karakteristika blev defineret ved, groft sagt, at blende en lever og så studere nogle af de celler, som udgjorde den blendede masse, for at definere, hvad en levercelle er.

For levercellers vedkommende ved vi i dag, at der ikke kun findes én type – vi har foreløbig defineret 50 forskellige typer leverceller

Kedar Natarajan, adjunkt

Hvad man ikke vidste var, at det svarede til at tømme en frugtskål ned i en blender: Nok får man ”frugtceller” ud af det, men man mister detaljegraden og overser, at der oprindeligt var meget forskellige celler fra kiwi, banan, æbler osv.

– For levercellers vedkommende ved vi i dag, at der ikke kun findes én type. Vi har foreløbig defineret 50 forskellige typer leverceller, siger Kedar Natarajan.

Hvad så, når vi har kortlagt alle?

Denne revolutionerende indsigt kom, da avanceret teknik gjorde det muligt at studere enkelte celler i et hidtil uhørt omfang. I dag er enkeltcelle-forskning et felt i rivende udvikling og med skyhøje ambitioner.

Ud over The Human Atlas arbejder andre internationale samarbejder støt på at analysere enkeltceller for at finde frem til nye celletyper og nye cellestadier, som kan bidrage til forståelsen af vores organisme og hvordan vi kan helbrede den, når vi bliver syge.

Bidragene samles også i f.eks. Pediatric Atlas, Lung Atlas, Brain Atlas, Liver Atlas osv.

Er vi så i hus når alle celletyper og stadier er kortlagt?

Længere og dybere

– Så er den opgave løst. Men så vil der melde sig nye. Så kan man begynde at kigge endnu dybere og f.eks. tage fat på de enkelte molekyler. Menneskets nysgerrighed og higen efter viden stopper aldrig, og derfor stopper forskning heller aldrig. Vi vil hele tiden søge længere og dybere, spår Kedar Natarajan. ’


Hvad studerer man i den enkelte celle?

Alle celler indeholder genetisk arvemateriale, dna og rna. Gener kan være aktiverede eller slukkede, og begge tilstande afføder en bestemt celle-opførsel. Ved hjælp af teknikken RNA-sekventering kan man scanne cellers arvemateriale, og hvis man opdager en uhensigtsmæssig aktivering, der f.eks. fører til udviklingen af kræft, kan man gå efter at deaktivere det pågældende gen og dermed forhindre kræften i at opstå. På SDU foregår det bl.a. i forskningsgruppen Functional Genomics and Metabolism.

Hver celle indeholder ca. 10.000 forskellige slags proteiner, og hver type findes i varierende mængde afhængig af cellens udviklingstilstand og miljøet omkring den. Der er således mere end 10 mia. protein-molekyler i en celle, så udvikling af nye teknikker til at analysere mange forskellige proteiner ad gangen er altafgørende. Forskningsfeltet hedder proteomics, og et af de store gennembrud i proteomics er, at man har identificeret nogle proteiner, der spiller en rolle i stamcelle-differentiering; de har indflydelse på, hvad en stamcelle udvikler sig til. Hvis man kender dem, kan man kontrollere og styre en stamcelles udvikling og bestemme, om den skal blive til en levercelle eller en hudcelle. På SDU foregår det blandt andet hos Protein Research Group på Institut for Biokemi og Molekylær Biologi.

Der foregår et mylder af biologiske processer inde i en levende celle, hvorved cellen kan omsætte næringsstoffer, ændre sine vekselvirkninger med naboceller eller påbegynde en celledeling. Man kan observere processerne ved at kigge på enkelte levende celler med avanceret mikroskopi-udstyr og derved se og måle ændringerne inde i cellen. På SDU foregår det bl.a. på Danish Molecular Biomedical Imaging Center.


Topbillede: Giovanni Cancemi for Adobe Stock

Mød forskeren

Kedar Natarajan er adjunkt og forskningsleder på Institut for Biokemi og Molekylær Biologi. Hans forskning støttes af bl.a. Villumfonden og Novo Nordisk Fonden.

Kontakt

Ansvarlig for siden: Kommunikation

Redaktionen afsluttet: 11.12.2020