Stamcellerna är kroppens ursprungsceller. När de delar sig bildas dels en ny stamcell, dels en cell som fortsätter utvecklas till någon typ av vävnad. På så vis kan kroppen ersätta det som är sjukt eller skadat. Men när kroppen är frisk ligger stamcellerna oftast i ett slags vänteläge. Hur går de från passiva till aktiva? Forskare i Lund och Stockholm söker svaret.
Projektanslag 2014
Identifying stem cell states and state transitions
Huvudsökande:
Stefan Karlsson, professor i molekylärmedicin
Medsökande:
Tariq Enver
Jonas Larsson
Kenichi Miharada
Björn Nilsson
Karolinska Institutet
Roman Zubarev
Lärosäte:
Lunds universitet
Beviljat anslag:
42,7 miljoner kronor under fem år
Stamceller ligger vilande i människokroppen livet igenom, redo att aktiveras om du skadas eller blir sjuk. När en patient genomgår en benmärgstransplantation, som kan ingå i behandlingen vid blodcancer, är det stamcellerna man vill åt. De kan föröka sig i den kropp de transplanteras till och skapa ett nytt, fungerande blodsystem.
Men trots att stamceller varit ett högintressant forskningsområde i flera decennier är många frågor obesvarade. Man vet till exempel inte vad som förändras i stamcellen när den går från sitt passiva till sitt aktiva läge, eller vad som driver förändringen.
Celler från flera stadier ska ge ny kunskap
Stamceller i vilande läge hos friska djur och människor har redan studerats noga. Dessutom vet stamcellsforskare en hel del om enskilda geners roll när stamcellerna bygger upp ett nytt blodsystem. Den kunskapen har man fått genom djurstudier, där stamceller med olika gener utslagna, har transplanterats och fått lägga grunden till det nya blodet. Men i båda fallen har stamceller studerats i ett stabilt läge; före eller efter aktiveringen.
– Vi vill titta på vad som händer precis när stamcellen går från vilande till aktiv men ännu inte har börjat dela sig. Bland annat vill vi undersöka om det finns molekyler som styr den aktiveringen, säger Stefan Karlsson vid Lunds universitet.
Han är professor vid avdelningen för molekylärmedicin och genterapi, och är en av ledarna för ett tvärvetenskapligt projekt med anslag från Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse. Forskarna i Lund ska tillsammans med kollegor vid Karolinska Institutet försöka följa cellens utveckling på en detaljnivå som hittills varit outforskad.
Genom att stamcellstransplantera möss och sedan i flera olika stadier ta ut stamceller ur mössens nya blodsystem, ska de undersöka vilka förändringar som sker i cellerna medan dessa bygger upp blodet på nytt.
– Det finns inga andra vävnader där man kan studera stamceller på ett så detaljerat sätt som i blodet. Men även om vi framför allt arbetar med blodsystemet så blir resultaten generella och går förmodligen att överföra till andra vävnader också, säger Jonas Larsson som arbetar vid samma avdelning som Stefan Karlsson.
Svårt att samla tillräckligt många celler
De två forskarna är överens om att idén om aktiva och passiva stadier hos cellen är accepterad inom stamcellsforskningen. Men ingen har presenterat konkreta bevis för den och det hoppas forskarna kunna göra i det här projektet. De anser att de metoder som hittills använts för att studera fenomenet har varit för trubbiga. Exempelvis har stamceller i olika mognadsstadier jämförts med varandra.
– Då får man ett stort ”brus” av saker som är olika beroende på att man faktiskt tittar på olika celler. Vi hoppas kunna fånga samma identitet, samma cell men i olika faser, och på så vis hitta de nyckelkomponenter som styr, säger Jonas Larsson.
En svårighet är att stamcellerna i kroppen är så få. För att få tillräckligt med material att analysera krävs väldigt många försök, något som har blivit möjligt genom det nya projektet. Man kombinerar också olika forskningsfält på ett sätt som Stefan Karlsson menar är ovanligt; stamcellsbiologi förenas med matematik och proteomik, kartläggningar av proteininnehållet i cellen.
– Det är ett ambitiöst projekt – och riskabelt, säger Stefan Karlsson.
Om forskarna inte får ihop tillräckligt med stamcellsmaterial kan de inte göra bra analyser. Vid sidan av transplantationsstudierna gör de några enklare försök, där de jämför blodstamceller från levern hos musfoster med andra från benmärgen i vuxna möss. Stamcellerna från levern är förmodligen mycket aktiva, medan benmärgscellerna är vilande. Det är ett ”tryggare” experiment, men om transplantationsstudierna lyckas är det dem som forskarna tror mest på.
Forskningen kan ge hjälp till fler patienter
Stamceller aktiveras sannolikt med hjälp av olika kemiska signaler, både sådana som produceras inuti cellen och sådana som kommer från andra delar av kroppen, exempelvis där en skada skett. Men i vilken ordning det sker vet man inte, eller ens om det verkligen är så det går till. Kanske finns det helt okända signaler som forskarna i Lund och på Karolinska Institutet kommer att hitta.
Med mer kunskap om vad som styr cellerna kan det bli lättare att odla stamceller i laboratoriet i framtiden.
– Det skulle öka möjligheten att behandla fler av de patienter som behöver stamcellstransplantationer. Både Jonas och jag är medicinare från början. Även om mycket av det vi gör är grundforskning, så är det i hög grad de här framtida möjligheterna som driver vårt intresse, säger Stefan Karlsson.
Text Lisa Kirsebom
Bild Magnus Bergström
