Kræftpatienter donerer levende hjerneceller til forskere
Et samarbejde mellem forskere fra Danmark og USA skal skaffe ny viden om de mange forskellige typer nerveceller, der får den menneskelige hjerne til at arbejde.
Det kan få betydning for udvikling af medicin mod blandt andet demens og for genoptræning af patienter efter en blodprop i hjernen. Projektet støttes af Lundbeckfonden.
Kan man bede et menneske, der skal opereres for en hjernesvulst, om at donere levende hjerneceller til forskningen? Svaret er ja.
Og i løbet af nogle måneder vil tiloversblevne celler fra hjernetumor-operationer, som udføres af neurokirurgerne på Aarhus Universitetshospital, komme til at spille en helt central rolle i bestræbelserne på at gennemføre en kortlægning af nerveceller i menneskets hjernebark.
Kogt ned til en maggi-terning, skal denne kortlægning på sigt gøre det muligt for neurovidenskaben at undgå at bruge mus og andre gnavere som forsøgsdyr, når det handler om at besvare spørgsmål om nervecellerne i den humane hjernebark – den del af vores hjerne, som blandt andet spiller en central rolle for indlæring og evnen til abstrakt tænkning.
”Den slags spørgsmål er der virkelig mange af”, fortæller professor Marco Capogna fra Institut for Biomedicin ved Aarhus Universitet:
”De handler fx om, hvor mange forskellige typer nerveceller, vi har i hjernebarken? Det ved man ikke i dag, men der kan måske være 50 – eller flere. Andre spørgsmål, som trænger lige så hårdt til at blive besvaret, har at gøre med, hvordan disse forskellige celler kommunikerer med hinanden. Og det har man behov for at vide så meget om som muligt, hvis man eksempelvis prøver at udvikle medicin mod demens eller andre sygdomme i hjernen”.
Den bevilling, Marco Capogna har fået, kommer fra ’LF & NIH BRAIN Initiative’. Det er et samarbejde mellem Lundbeckfonden og den amerikanske forskningsgigant National Institutes of Health (NIH). Samarbejde gør det muligt for neuroforskere ved danske videnskabelige institutioner at indgå forskningssamarbejder med kolleger i USA.
Arbejdet med at skaffe ny viden om nervecellerne i den humane hjernebark ved hjælp af analyser af levende hjerneceller fra mennesker skal ske i et samarbejde mellem Marco Capogna og neuroforskeren Jonathan Ting fra the Allen Institute for Brain Science i Seattle, USA.
Ting har udviklet en teknik, der på molekylært niveau kan registrere aktivitet mellem nerveceller, og det udstyr vil Marco Capogna benytte sig af i sine analyser af de levende hjerneceller, han får fra neurokirurgerne på Aarhus Universitetshospital.
Skiver på 0,3 millimeter
I mange sammenhænge kan videnskabsfolk med stort udbytte bruge mus, rotter og andre pattedyr i forbindelse med forsøg, som i sidste ende går ud på at udvikle ny medicin eller nye behandlinger til mennesker. Mennesket har nemlig mange biologiske basalmekanismer til fælles med andre pattedyr.
Når det gælder menneskets hjerne, bliver det straks mere kompliceret – fordi vores hjerne kan mere end andre pattedyrhjerner. Derfor er der en interesse for at studere den humane hjernes funktionsmåder ved at kigge på levende hjerneceller fra mennesker – hvilket igen skaber et etisk dilemma: For hvordan gør man det, når man af indlysende årsager ikke ’bare’ kan putte forskelligt registreringsudstyr ind i hjernen på forsøgspersoner?
Det er lige her, neurokirurgerne fra Aarhus Universitetshospital under ledelse af professor Jens Chr. Hedemann Sørensen kommer ind i billedet. For når de fjerner en hjernetumor hos en patient – og i den forbindelse skærer sig gennem hjernebarken – bliver der materiale ’tilovers’. Nemlig hjernebarkceller, som skal fjernes, inden der til sidst lukkes og syes sammen igen.
For et par år siden indledte de to professorer så et samarbejde, der handler om disse celler – med tilladelse fra Den Videnskabsetiske Komite og den enkelte patient:
Når neurokirurgerne på Aarhus Universitetshospital gennemfører en hjernetumor-operation, står Marco Capogna ofte klar uden for operationsstuen. Han får så det tiloversblevne hjernebarkvæv, som ligger i en lille beholder i en iltholdig væske, der blandt andet er tilsat næringsstoffer og salte.
20 minutter senere er Marco Capogna tilbage på Institut for Biomedicin, og han kan nu holde hjernebarkvævet i live i nogle timer, mens han studerer nervecellerne i vævet – efter først at have skåret vævet i skiver à cirka 0,3 millimeters tykkelse.
De hidtidige studier har imidlertid drejer sig om andre problematikker end den kortlægning af de humane hjernebarkceller og deres kommunikationsnetværk, som snart går i gang via det Lundbeckfonden-støttede initiativ, fortæller Marco Capogna:
”Forskellen er, at vi nu får adgang til det særlige analyseudstyr, Jonathan Ting har udviklet. Og hertil kommer, at den amerikanske forskergruppe for kort tid siden har vist, at det er muligt at holde humane hjerneceller i live i op til et par uger i laboratoriet, hvis de lægges i den rigtige væske. Ved at bruge den teknik får vi nogle helt nye muligheder for at studere nervecellerne i hjernebarken”.
Under den svære samtale
Kræftpatienter er meget generøse, når det gælder om at donere cellemateriale til forskningen, siger Jens Christian Hedemann Sørensen:
”At bede et menneske, som er i dyb krise, fordi han eller hun skal have fjernet en hjernesvulst, om lige dét – er som udgangspunkt måske ikke så nemt. Men neurokirurger er vant til at tage den svære samtale, og ingen af de cirka 25 patienter, vi har spurgt i forbindelse med det samarbejde, vi har med Marco Capogna – har sagt nej. Det er imponerende. Vi er dybt taknemmelige – og vi er overbeviste om, at vi også fremover vil kunne få patienternes tilladelse til at anvende disse celler til forskning”.
Næste fase af forsøget – kortlægningen af nerveceller og deres kommunikationsnetværk i hjernebarken, som går i gang i løbet af nogle måneder – kræver dog en udvidet tilladelse fra Den Videnskabsetiske Komite, fortæller Jens Chr. Hedemann Sørensen:
”For at disse celler kan holdes i live i flere uger, skal de opbevares – dyrkes – i rygmarvsvæske. Mennesket producerer omkring en halv liter af denne væske i døgnet, som gennemskyller vores hjerne og rygmarv. Det, vi skal bede Den Videnskabsetiske Komite om, er at få lov til at bruge overskydende rygmarvsvæske til at dyrke celler og hjernebark, som tages ud i forbindelse med hjernesvulstoperationer. Den ansøgning er jeg ved at skrive”.
Den overskydende rygmarvsvæske, forskerne skal bruge til at dyrke hjernebarkceller, kan komme fra patienter, der er indlagt på intensiv afdeling efter eksempelvis et trafikuheld eller en blodprop i hjernen. Nogle af disse patienter skal løbende have tappet rygmarvsvæske, for at den ikke skal hobe sig op i hjernen, forklarer Jens Christian Hedemann Sørensen:
”I dag destrueres den rygmarvsvæske, vi tapper af – men noget af den vil vi gerne fremover have lov til at bruge til at dyrke celler i. Det vil i hvert enkelt tilfælde kræve en tilladelse fra patienten, og det er jeg sikker på, at vi vil få, når vi forklarer, at det kan støtte vigtig forskning – fx i hvordan man bedst kan fremme genoptræning efter en blodprop ved elektrisk stimulation af patientens hjernebark”.
”Her har man virkelig brug for at vide, hvordan hjernebarkens forskellige celletyper arbejder sammen – og det kan de analyser, Marco Capogna gennemfører, også være med til at belyse”.
Den bevilling, Marco Capogna har fået, kommer fra ’LF & NIH BRAIN Initiative’. Det er et samarbejde mellem Lundbeckfonden og den amerikanske forskningsgigant National Institutes of Health (NIH). Samarbejde gør det muligt for neuroforskere ved danske videnskabelige institutioner at indgå forskningssamarbejder med kolleger i USA.