Med nya grepp och en unik kombination av metoder ska Maria Kasper och hennes medarbetare avslöja de komplicerade processerna i kroppens stamceller. Det kan bland annat öppna nya dörrar för att bekämpa cancer och öka hudens förmåga till sårläkning.
Projektanslag 2022
Metabolic control at the stem cell’s point of no return
Huvudsökande:
Maria Kasper, docent i cell och molekylärbiologi
Medsökande:
Karolinska Institutet och Helsingfors universitet
Pekka Katajisto, professor
Lärosäte:
Karolinska Institutet
Beviljat anslag:
32 miljoner kronor under fem år
Stamceller är ursprunget till alla andra celler i vår kropp. De är unika genom att de kan dela sig om och om igen, och dessutom mogna ut till olika specialiserade celler i kroppen. Maria Kasper har ägnat otaliga forskartimmar åt att utforska dessa fascinerande och livsviktiga celler, som ständigt utvecklar, underhåller och återbildar våra vävnader.
– Stamceller finns nästan i alla våra organ och är nödvändiga för att kunna förnya vår kropp. De har två huvuduppgifter: antingen delar de sig till nya stamceller, exakta kopior av sig själva, eller så vidareutvecklas de till specialiserade celler. Det är detta som är det fantastiska, för det innebär att om en vävnad är trasig kan stamcellerna se till att den lagar sig själv. Alla stamceller behöver hitta en balans i när de ska förnya sig själva, och när de ska utvecklas till specialiserade celler för att upprätthålla våra kroppsfunktioner, säger Maria Kasper.
Just den balansen, och vad som styr stamcellernas delning, är kärnan i ett nytt forskningsprojekt som finansieras av Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse. I projektet ska Maria Kasper, tillsammans med Pekka Katajisto och ett flertal medarbetare, utforska varför stamceller beslutar sig för att vid en viss tidpunkt – utan återvändo – antingen bilda kopior av sig själva eller specialiserade celler. För med mer kunskap om den processen ökar också möjligheten att kunna kontrollera den.
– Om vi kan lära oss att påverka och styra stamcellernas beslut öppnar det upp helt nya behandlingsmöjligheter inom en mängd områden, säger hon.
Kan hjälpa cancerforskningen
Kunskapen kan exempelvis få stor betydelse i kampen mot olika cancersjukdomar som kan orsakas av att stamceller får en minskad förmåga att skapa specialiserade celler och i stället börjar dela sig okontrollerat till nya stamceller. Om denna process kan stoppas kan det bli en viktig nyckel för att hitta effektiva behandlingar mot sjukdomen.
Ett annat exempel finns inom regenerativ medicin som handlar om att ersätta skadad vävnad med ny. Hos äldre personer minskar den generella förmågan att skapa nya stamceller, vilket gör sårläkning svår. Även denna process skulle kunna motverkas om forskningen finner ett sätt att styra stamcellerna till att förbli stamceller.
Fokus i projektet är stamceller i huden, Maria Kasper tror att forskningen även kan få betydelse för att förstå och bekämpa olika sjukdomar i huden.
– Huden har hundratals olika sjukdomar som alla har en viss koppling till stamcellers förändring. Så det finns enorma möjligheter att använda kunskapen för att hitta nya verktyg mot hudsjukdomar, säger hon.
Avslöjar när och varför cellerna delar sig
Projektet är ett samarbete mellan två laboratorier med olika angreppssätt och det är kombinationen av dessa två perspektiv som gör att Maria Kasper tror starkt på projektets möjligheter. Hos hennes grupp ligger fokus på att kunna se när en cell har beslutat sig för att dela sig, något hon beskriver som att vissa molekyler ”slås på”, som en lampa. Pekka Katajisto granskar om metabolismen – eller ämnesomsättningen – i stamcellerna är kopplade till deras delning, och därmed kan ge svar på varför de väljer att gå den ena eller andra vägen.
– Vi kompletterar verkligen varandra i dessa två forskargrupper. Tillsammans kan vi ställa nya frågor och få en mer sammansatt bild, något som vi aldrig hade klarat själva, säger hon.
För att kunna se när en stamcell har fattat sitt ödesbeslut om delning har Marias grupp använt sig av så kallad enkelcells-RNA-sekvensering, en ny teknik som ger möjlighet att granska biologiska funktioner i varje enskild cell. Hon liknar det vid att studera tusentals ögonblicksbilder av vad cellen gör i varje enskilt ögonblick, och därmed få en detaljerad bild av hela processen.
– Dessa ögonblicksbilder gör det möjligt att upptäcka när molekylens lampa slås på, så att vi kan se exakt när stamcellen har bestämt sig. Det här är en unik upptäckt som ger oss ett verktyg som inte funnits tidigare, säger hon.
Metabolismen en viktig nyckel
Redan nu har Pekka Katajisto’s forskningsgrupp kunnat slå fast en tydlig koppling mellan stamcellernas metabolism och den delning som cellerna gör. Upptäckten, som blev möjlig genom att över tid granska stamceller i huden på möss, innebar att forskarna kunde se hur metabolismen i cellernas motsvarighet till kroppens organ – så kallade organeller – skilde sig åt efter delningen. De dotterceller som hade omogna organeller förblev stamceller, medan de som hade mogna organeller utvecklades till specialiserade celler.
Därmed har projektgruppen tagit ett stort steg mot att förstå och kunna förändra stamcellernas metabolism, något de ska utveckla ytterligare i projektet.
– Det här är väldigt spännande, särskilt eftersom ingen i världen tidigare har kunnat visualisera kopplingen mellan stamcellernas metabolism och deras eget ”livsval” i levande vävnader. Förhoppningen är att vi kan använda stamcellernas metabolism för att, vid precis rätt tidpunkt, påverka stamcellernas beslut och styra dom i rätt riktning, säger hon.
Text Ulrika Ernström
Bild Magnus Bergström
