Intern klocka styr stamcellers liv

En hittills okänd funktion som reglerar hur stamceller tillverkar olika typer av celler vid olika tidpunkter har upptäckts av forskare vid Linköpings universitet. Resultaten ger ny kunskap som krävs för att stamceller ska kunna användas i behandling och reparation av organ.

Stefan Thor, professor i utvecklingsbiologi och doktoranderna Magnus Baumgardt och Daniel Karlsson publicerar sina fynd i den ansedda vetenskapliga tidskriften Cell.

Våra kroppar innehåller närmast ofattbara mängder celler. Dessa celler bildas framförallt under fosterstadiet av speciella stamceller. Stamceller finns också i den vuxna kroppen, och arbetar under hela livet med att ersätta skadade celler och organ.

När en stamcell delar sig sker detta asymmetriskt. Den ena cellen bibehåller stamcellskapacitet medan den andra, ”avknoppade” cellen oftast utvecklas till en särskild typ, till exempel en hud- eller nervcell.

Forskning på nervsystemet har påvisat att stamceller knoppar av olika slags celler vid olika tidpunkter. Förenklat kan man säga att en stamcell tillverkar en slags celler på måndag, en annan på tisdag och så vidare. Även om detta fenomen har varit känt under en längre tid, har det varit oklart hur detta förlopp regleras. Under de senaste åren har studier på bananflugans stamceller visat att styrningen sker via särskilda gener: en som bestämmer ”måndagskompetens”, en annan ”tisdagskompetens” och så vidare. Men många viktiga frågor kvarstår att reda ut.

För att förstå beteendet använder forskargruppen vid LiU en speciell stamcell i bananflugans nervsystem. Med hjälp av biomarkörer kan man följa den genom hela dess släktträd.

Denna stamcell delar sig tio gånger, och knoppar av olika sorters nervceller vid olika tidpunkter enligt ett visst schema. Forskarna fann dock att denna stamcell inte bara knoppar av sig olika celler på måndag och tisdag, utan även olika celler på förmiddagen, eftermiddagen och kvällen. Hur sådana kompetensförändringar sker vid bestämda stadier var tidigare helt okänt. Det visade sig att de tidigare kända regleringsgenerna åstadkommer dessa förändringar genom att aktivera förmiddags-, eftermiddags- och kvällsgener, vilka kan arbeta för att indela dagen i olika kompetensfönster.

- Vi finner ständigt nya reglermekanismer, och jag tror att det är svårare än man tidigare trott att rutinmässigt använda stamceller i behandling av sjukdomar och reparation av organ – framförallt för att reparera det centrala nervsystemet, säger Stefan Thor.

Kunskaper om hur stamceller förändrar sin kompetens med tiden är avgörande för arbetet med att få fram önskade typer av celler från en stamcell.

- Dessutom är dessa kompetensförändringar kopplade till det mycket viktiga beslutet huruvida stamcellen ska fortsätta dela sig eller inte. Ett av de största problemen när det gäller att transplantera stamceller är att få dem att sluta dela sig när man väl fått dem att bilda rätt celltyp. Annars kan processen leda till tumörbildning, säger Stefan Thor.

Artikel: Neuronal Sub-type Specification within a Lineage by Opposing Temporal Feed-forward Loops av Magnus Baumgardt, Daniel Karlsson, Javier Terriente, Fernando J. DíazBenjumea and Stefan Thor. Cell, 25 nov 2009.

Kontakt:
Stefan Thor 013-22 57 75, 0768-97 58 85, stefan.thor@liu.se