NYHET Genom att studera potatis har forskare vid Kemiskt-biologiskt centrum (KBC), Umeå universitet upptäckt ett sätt att ta reda på hur skadade celler begår självmord. Om sådana celler överlever kan de bilda tumörer och cancer. Därför ger metoden också kunskap om hur cancermediciner fungerar och hur tumörceller kan bli resistenta mot läkemedel.
Bilden föreställer isolerade mitokondrier.
– Cellens energiproducenter, mitokondrierna, är iblandade i programmerad celldöd. Vi har genom att studera potatis funnit ett sätt där vi i framtiden kan jämföra mitokondrier från tumörvävnad med mitokondrier från normal vävnad. På så sätt kan vi lära oss hur ”tumör-mitokondrier” reagerar på läkemedel och varför de ibland utvecklar motståndskraft mot medicinerna, säger Gerhard Gröbner, professor vid kemiska institutionen.
Celler som är skadade eller har fel i sin metabolism begår ofta självmord, s.k. programmerad celldöd, för att skydda organismen som de tillhör. Celler som inte har ett fungerade självmordsprogram kan bilda tumörer. Programmerad celldöd står därför i centrum för att utveckla cancerterapier. Cancerceller har tyvärr en förmåga att utveckla resistens mot läkemedel. För att kunna förmå tumörceller att förstöra sig själva innan detta sker är det mycket viktigt att förstå den programmerade celldöden i detalj. Inte bara människans och djurens celler kan starta programmerad celldöd. Även växter gör sig av med celler på ett likartat sätt.
Två stora signalväger som leder till programmerad celldöd är kända: en extern väg, där den skadade cellen får impulser till självmord utifrån, och en intern signalväg, där cellens energiproducenter, mitokondrierna, står i centrum. Cancerceller kan blockera signalvägarna för celldöd genom att öka halten av de proteiner som skyddar en frisk cell mot cellens självmordsprogram. Dessa proteiner skyddar t.ex. mitokondriernas membraner så att de inte bryts ner. Hur detta fungerar i detalj är ännu inte kartlagt.
Gerhard Gröbner, kemiska institutionen, Per Gardeström, Umeå Plant Science Centre, fransmannen Erick J. Dufourc och två doktorander, Marc-Antoine Sani och Oliver Keech, har i ett internationellt forsknigsprojekt spårat hur mitokondrier reagerar på signaler för programmerad celldöd. De har isolerat mitokondrier från potatisar och kontrollerat energiproduktionen genom att mäta deras syrgasförbrukning. På det sättet har de kunnat följa mitokondriers aktivitet under hela experimentet. Med en mycket känslig analysmetod, kärnmagnetisk resonans, förkortad NMR, har Umeåforskarna studerat hur fetter och lipider, som bygger mitokondriernas membransystem, beter sig under olika stressförhållanden som relaterar till programmerad celldöd. – Vår nya metod gör det möjligt att spåra membraners och individuella lipiders reaktion i ett levande system. Den fungerar inte bara för potatisens mitokondrier utan det går också att göra mätningar i mitokondrier från djur- och människovävnader. Vi kan studera aktiva mitokondrier och jämföra normala förhållanden med stressförhållanden, säger Gerhard Gröbner som är också koordinator för NMR-plattformen vid Umeå universitet.
– I de studier som används i dag undersöks hela cellens reaktion på ett läkemedel och inte den centrala cellorganellen, mitokondrien. Resultaten blir därför mera svårtydda då många faktorer som påverkar cellens reaktion kan vara inblandade.
Forskarna i Umeå ser det som en klar fördel med att kunna samarbeta tvärvetenskapligt och att även doktorander kan handledas över gränserna mellan olika ämnesområden och länder. – I det aktuella projektet har vår kunskap om växtceller kompletteras med en kemisk metod som egentligen tagits fram för att studera molekylstrukturer. På det sättet har vi nu ett instrument tillgängligt för att studera programmerad celldöd i detalj, säger Per Gardeström, vetenskaplig samordnare för KBC vid Umeå universitet, den centrumbildning som driver NMR-plattformen.
Resultaten presenteras i den amerikanska tidskriften FASEB.
För mer information, kontakta Per Gardeström, professor, Umeå Plant Science Centre, på e-post per.gardestrom@ plantphys.umu.se eller tel. 090 7865422, www.upsc.se.
Eller Gerhard Gröbner, professor, Kemiska institutionen på e-post gerhard.grobner@chem.umu.se eller tel. 090-7866346, 0730-973256 www.chemistry.umu.se/english/research/group-leaders/gerhard-grobner/ Kemiskt-biologiskt centrum, Umeå universitet:
www.kbc.umu.se
Referens: Marc-Antoine Sani, Olivier Keech, Erick J. Dufourc, Per Gardeström, Gerhard Gröbner:“Ex vivo solid state 31P NMR onto isolated mitochondria from potato tubers upon calcium stress.“
FASEB Journal (2009) doi: 10.1096/fj.09-134114.
Redaktör: Eva-Maria Diehl, Karin Wikman