Danske forskere bag ny viden om stamcelleudvikling
Verden har store forventninger til, at stamcelleforskningen kan revolutionere bl.a. sygdomsbekæmpelse. Men for at kunne udnytte potentialet i stamceller er man nødt til at forstå, hvordan deres udvikling reguleres. SDU-forskere giver ny indsigt.
Stamceller er celler, der er i stand til at udvikle sig til specialiserede celletyper med specifikke funktioner i kroppens organer, og de fungerer dermed som reparationsceller hos voksne mennesker. Dette potentiale til at agere reparationsceller kan udnyttes til sygdomsbekæmpelse af for eksempel Parkinson eller diabetes, som er sygdomme, der skyldes, at specialiserede celler dør.
Ved at manipulere med stamceller kan man få dem til at udvikle sig til forskellige celletyper. Dette kræver dog stor grundlæggende viden om, hvilke processer der regulerer deres udvikling.
Værktøjer til at styre stamceller
Nu rapporterer danske forskere i tidsskriftet Cell Reports om en ny opdagelse, der giver et værdifuldt indblik i stamcellernes væsen. Opdagelsen kan føre til nye måder at få stamceller til at udvikle sig til lige præcis den celletype, som en læge måtte ønske sig til behandlingen af en sygdom.
”Vi har opdaget, at proteiner kaldet transkriptionsfaktorer samarbejder på en ny og kompleks måde for at omprogrammere DNA-strengen, når en stamcelle udvikler sig til en bestemt celletype. Hidtil har vi troet, at der kun var få transkriptionsfaktorer bag denne omprogrammering, men sådan forholder det sig ikke”, forklarer post doc Rasmus Siersbæk, professor Susanne Mandrup og ph.d. Atefeh Rabiee fra Institut for Biokemi og Molekylær Biologi på Syddansk Universitet.
Studiet i detaljer
Forskerne benyttede en velbeskrevet cellelinje, der vha. en cocktail af hormoner meget effektivt kan induceres til at udvikle sig til fedtceller i løbet af en uges tid i laboratoriet. Man har vidst i mange år, at denne proces reguleres af proteiner i cellen kaldet transkriptionsfaktorer, der styrer hvilke gener, der skal tændes og slukkes under fedtcelleudviklingen. Man har dog hidtil haft en meget ringe forståelse af, hvordan alle disse proteiner arbejder sammen for at danne lige præcis en fedtcelle.
I dette arbejde har forskerne vist, at transkriptionsfaktorer binder sammen til specielle steder i cellens genom kaldet hotspots. Her kan transkriptionsfaktorerne ’snakke’ med hinanden og sammen styre, hvilke gener, der skal tændes og slukkes. Hotspots fungerer derfor som centrale steder i genomet, hvor forskellige signaler integreres på et lille stykke DNA. Forskerne viste yderligere, at der ofte findes flere af disse hotspots tæt på hinanden, og at disse arbejder sammen om at danne store, såkaldte ’super-enhancere’. Disse ’super-enhancere’ ser ud til at være ekstra vigtige for at få aktiveret de rette gener under fedtcelleudviklingen. Dette studie viser dermed en ekstrem høj grad af samarbejde mellem transkriptionsfaktorer på cellens DNA, hvilket ser ud til at være meget vigtigt for at dirigere udviklingen af stamceller.
”Der er en utrolig kompleksitet i samspillet mellem de involverede transkriptionsfaktorer på specifikke steder (hotspots) i cellens DNA, som vi ikke tidligere kendte til, og dette samspil ser ud til at være enormt vigtigt for udviklingen af stamceller. Det bliver derfor vigtigt i fremtiden at udforske disse hotspots og transkriptionsfaktorernes samspil på disse for bedre at kunne forstå de mekanismer, der styrer udviklingen af stamceller”, forklarer Rasmus Siersbæk.
”Når vi forstår disse mekanismer, har vi meget bedre værktøjer til at styre en stamcelle i den retning, man måtte ønske”, siger han yderligere.
Stamceller mod fedme
Han og hans kolleger gjorde opdagelsen, da de studerede stamcellers udvikling til fedtceller. Forskergruppen er interesseret i, hvordan en stamcelle udvikler sig til en fedtcelle, fordi indsigten kan give mulighed for at manipulere med fedtcellers dannelse.
”Vi ved, at der findes to slags fedtceller; brune og hvide. De hvide oplagrer fedt, mens de brune fedtceller faktisk øger forbrændingen af fedt. Brune fedtceller ses især hos spædbørn, men voksne har også et varierende antal af disse celler. Hvis det lykkes os at finde måder at manipulere stamceller til at udvikle sig til brune fremfor hvide fedtceller, kan man måske bruge det til at mindske udviklingen af fedme. Disse nye resultater åbner nye muligheder for at gøre dette ved at fokusere på de specifikke steder på DNA´et, hvor proteinerne samarbejder”, forklarer forskerne.
Ref:
Cell Reports, May 22 2014: Molecular Architecture of Transcription Factor Hotspots in Early Adipogenesis. Rasmus Siersbæk, Songjoon Baek, Atefeh Rabiee, Ronni Nielsen, Sofie Traynor, Nicholas Clark, Albin Sandelin, Ole N. Jensen, Myong-Hee Sung, Gordon L. Hager and Susanne Mandrup. http://dx.doi.org/10.1016/j.celrep.2014.04.043
Cell Reports, May 22 2014: Transcription Factor Cooperativity in Early Adipogenic Hotspots and Super-Enhancers. Rasmus Siersbæk, Atefeh Rabiee, Ronni Nielsen, Simone Sidoli, Sofie Traynor, Anne Loft, Lars La Cour Poulsen, Adelina Rogowska-Wrzesinska, Ole N. Jensen, and Susanne Mandrup. http://dx.doi.org/10.1016/j.celrep.2014.04.042
Kontakt
Rasmus Siersbæk, post doc, rasmussi@bmb.sdu.dk, tlf. 6550 2492 og mobil 6171 3612
Susanne Mandrup, professor og forskningsleder af Mandrup Group, s.mandrup@bmb.sdu.dk, tlf. 6550 2340 og mobil 6011 2340