Nu får vi stenkoll på alla våra celler
Enligt de senaste uppskattningarna består människan av 37 biljoner celler. I det internationella initiativet Human Cell Atlas vill forskare kartlägga varenda celltyp i hela kroppen. Sten Linnarsson vid Karolinska Institutet deltar i projektet.
Text: Mårten Göthlin, först publicerad i Medicinsk Vetenskap Nr 1, 2017
Hundratals internationella forskare ska samarbeta för att kartlägga miljontals celler i kroppens alla vävnader. Målet är att skapa en tredimensionell karta över kroppens alla celltyper och bestämma vilka egenskaper som gör varje celltyp unik. Det mest grundläggande arbetet blir att kartlägga vilka gener som är aktiva i olika celler och var.
Andra egenskaper, som cellernas form, elektriska egenskaper och samspel med andra celler ska lägga still allt eftersom. Resultaten kommer att vara tillgängliga direkt och för vem som helst.
Till en början kommer celler från ett fåtal individer att analyseras för varje vävnad. I ett senare skede kan analyser av flera individer göra det möjligt att studera exempelvis geografi ska skillnader och vissa sjukdomar.
Sten Linnarsson, professor vid institutionen för medicinsk biokemi och biofysik, ingår i initiativets styrgrupp och är en av forskarna som har utvecklat de tekniker som gör projektet möjligt. Hans plan är att Sverige och Karolinska Institutet ska ansvara för kartläggningen av celler som styr utvecklingen av embryot och människans nervsystem.
– Jag tycker själv att det är otroligt intressant med samspelet mellan celler som styr detta. Sedan har Karolinska Institutet också teknologin och flera starka forskargrupper inom utvecklingsbiologi som projektet kan ha nytta av, säger han.
300 miljoner celler kommer atlasen innehålla.
30 miljoner celler från de viktigaste organsystemen ska vara kartlagda i ett första utkast som ska vara klart 2020.
100 miljoner euro behövs för att färdigställa det första utkastet. Den uppskattade kostnaden för den färdiga atlasen är det tiofaldiga.
I likhet med Human Genome Project som på 1990-talet kartlade alla människans gener hoppas forskarna att atlasen ska öka förståelsen för mekanismerna bakom många sjukdomar.
– Hittills har man fokuserat mycket på vilka gener som är kopplade till sjukdomar. Nu vill vi ta reda på var och när de är aktiva och hur olika cellers interaktion bidrar till ett sjukdomsförlopp. Atlasen kan göra det möjligt att gå från en lista på gener till en konkret hypotes om hur sjukdomar uppkommer, säger Sten Linnarsson.
För närvarande är 17 organisationer och företag runtom i världen finansieringspartners till initiativet, inklusive Mark Zuckerbergs och Priscilla Chans fond. Men även staterna Japan, Australien och Indien är med. I juni 2017 leder Sten Linnarsson initiativets möte på Karolinska Institutet.
Kroppen runt – några celltyper
Alla kroppens celler bär på samma DNA. Deras karaktär bestäms av vilka gener som är aktiva och på så sätt avgörs celltypen. Vi listar fem celler med karaktär.
Radiala gliaceller
De visar vägen. De radiala gliacellerna är ursprunget till alla hjärnans celler. De är nödvändiga för att nervsystemets celler ska vandra till sina rätta platser i kroppen under embryoutvecklingen. De kan anta många olika former och funktioner. I vissa delar av den vuxna hjärnan finns de kvar och fortsätter att bilda nya nervceller.
Ependymalceller
De pumpar på. I hjärnans vätskefyllda hålrum, ventriklarna, sitter ependymalcellerna och bildar ett membran mellan hjärnan och ryggmärgsvätskan. Deras viktigaste funktion är att producera och med sina utskott, cilier, pumpa runt ryggmärgsvätskan. Om ependymalceller isoleras fortsätter de mekaniskt att pumpa även utanför kroppen. 1999 upptäckte Jonas Friséns forskargrupp att de också är stamceller som kan utvecklas till nya nervceller.
Retinala ganglieceller
De är ljusets budbärare. De retinala gangliecellerna är bland annat viktiga för vår förmåga att kunna se detaljer, rörelser och kontraster. De förekommer i olika former och varje celltyp skickar ett specifikt visuellt budskap till hjärnan. Ännu vet forskare inte säkert hur många typer av retinala ganglieceller som finns eller vilka bilder deras olika signaler ger i hjärnan.
Merkelceller
De gör oss beröringskänsliga. I hudens känsligare delar som fingertoppar och läppar finns de sällsynta Merkelcellerna. De sitter ofta tätt kopplade till nervceller och är viktiga för att känna av lätt beröring och detaljerade strukturer. Cellerna tros även vara inblandade i tillväxt och utveckling av andra hudceller.
Tuft-celler
De smakar av tarminnehållet. Tuft-celler utgör bara några få procent av tarmens alla epitelceller men är lätta att känna igen på deras tofs-liknande utskott som pekar in mot tarmens insida. Forskare har länge försökt förstå hur det kommer sig att dessa celler har samma signalsystem som tungan använder för att känna igen vissa smaker. 2016 upptäckte forskare att de ökar kraftigt vid parasitinfektioner och att signalsystemet för smaker kan vara avgörande för att bekämpa infektionerna.
Källor: Moll I et al, European journal of cell biology, 2005. | Howitt MR, et al, Science, 2016. | Gerbe F et al, Cellular and Molecular Life Sciences, 2012. | Gerbe F and Jay P, Mucosal Immunology, 2016 | Reid L et al, American journal of respiratory and critical care medicine, 2005. | Woo S et al, Nature, 2014. | Woo S, Lumpkin EA, Patapoutian A, Trends in cell biology, 2015. | Baden T et al, Nature, 2016.
Text: Mårten Göthlin, först publicerad i Medicinsk Vetenskap Nr 1, 2017
Podden Medicinvetarna
Vad gör alla celler?
Trodde du att vi redan kände till alla kroppens celler och deras funktioner? Icke. Kartläggningen pågår för fullt och nya celler hittas faktiskt hela tiden. Professor Sten Linnarsson berättar mer.