Forskere vil avsløre hvordan celler husker sult
Kan celler huske at de har vært utsatt for stress som for eksempel sult, og påvirker denne «hukommelsen» hvordan de oppfører seg senere? Et nytt toppforskningsprosjekt ledet fra Oslo universitetssykehus og Universitetet i Oslo skal finne svar på disse spørsmålene – med stor betydning for både utviklingsbiologi, vevshelse og kreftbehandling.
Foto: Per Marius Didriksen, OUS
Prestisjetildeling til «Total Recall»
Norges Forskningsråd (NFR) har nylig bevilget 40 millioner kroner til prosjektet «Total Recall» (Learn-Recall-Forget: Causal Circuits of Starvation Memory for Population Coherence in Homeostasis and Development), ledet av Jorrit Enserink ved Institutt for kreftforskning (OUS) og Helene Knævelsrud ved UiO.
Midlene kommer fra NFRs prestisjefylte Toppforskere-program og skal brukes til å bygge et verdensledende forskningsmiljø på cellers hukommelse ved OUS og UiO.
Håper på ringvirkning i forskningsmiljøet
-Jeg fikk nyheten om tildelingen av en samarbeidspartner mens jeg satt alene på hytta for å forberede undervisning og ferdigstille eksamensoppgaver.
Jeg fikk sjokk og feiret med å se den originale Total Recall-filmen fra 1990 (ikke særlig bra), forteller prosjektleder Jorrit Enserink med et smil.
Han legger til: - Vi gleder oss virkelig til å starte prosjektet, som vi håper også skal ha en ringvirkning på forskningsmiljøet vårt.
Foto: Per Marius Didriksen, OUS
Når celler må leve på sparebluss
Alle levende organismer opplever perioder med knapphet på næring. Når det skjer, slår cellene om fra vekst til resirkulering – de begynner å bryte ned sine egne komponenter for å overleve.
Denne prosessen kalles autofagi, og må være nøye koordinert på tvers av millioner av celler for at vev og organer skal fungere.
Hvis noen celler reagerer for sakte, eller ikke i det hele tatt, kan vev bli skadet og utviklingen spore av.
Autofagi er dermed ikke bare en «sultrespons», men en livsviktig overlevelsesstrategi som må skrus på til rett tid, i riktig styrke og i et samspill mellom mange celler samtidig.
Oppdagelsen: Celler lærer av erfaring
Total Recall-teamet har gjort en oppsiktsvekkende observasjon: Celler reagerer ikke på sult som om hver episode var helt ny. De lærer!
Etter en første periode med sult, aktiverer cellene sitt overlevelsesprogram raskere og mer synkront neste gang de blir utsatt for næringsmangel.
Denne responsen ligner det vi kjenner fra menneskelig hukommelse: Gjentatt øving gjør at vi husker og reagerer raskere. På samme måte kan cellenes «sulte-erfaring» gjøre dem bedre rustet til nye runder med stress.
Forskerne tror denne cellulære hukommelsen kan være langt viktigere enn tidligere antatt. I vev og organismer under utvikling er cellenes evne til å sette i gang en koordinert, presist timet respons på næringsstress avgjørende for sunn vekst og organutvikling.
Når celler ikke klarer å glemme
Som hos mennesker, kan både for lite og for mye hukommelse være et problem. Når cellulær hukommelse svikter, eller når celler ikke klarer å glemme utdatert informasjon og gjenvinne fleksibilitet, kan konsekvensene bli alvorlige: utviklingsforstyrrelser, svekket vevsfunksjon og sykdom.
Cellulær hukommelse har også store konsekvenser for hvordan kreftceller reagerer på gjentatte behandlingssykluser. Kreftceller som «husker» tidligere behandling, kan endre atferd og bli mer motstandsdyktige neste gang, noe som kan påvirke effekten av terapi.
Til tross for dette er hukommelse av næringsstress på cellenivå fortsatt dårlig forstått. Vi vet ikke hvilke molekyler som lagrer disse minnene, hvordan de gjenkalles, eller hvordan cellene til slutt sletter dem for å forbli tilpasningsdyktige.
Fra gjær til sebrafisk: modellorganismer som minnelaboratorium
For å løse disse gåtene skal Total Recall bruke flere modellorganismer – fra enkle encellede systemer til komplekse dyremodeller.
Forskerne vil blant annet studere gjær, bananfluer og sebrafisk for å teste om de samme prinsippene for hukommelse gjelder i utviklende dyrevev.
Prosjektet samler ekspertise innen molekylærbiologi, genetikk, utviklingsbiologi og statistikk på tvers av norske og internasjonale institusjoner, og vil utdanne en ny generasjon forskere på alle karrierenivåer.
Hvorfor er dette viktig for pasienter?
Selv om Total Recall-prosjektet handler om grunnforskning, kan svarene få direkte betydning for hvordan vi forstår og behandler sykdom:
- Ved utviklingsforstyrrelser kan feil i cellers hukommelse bidra til at vev ikke dannes riktig.
- I aldrende vev kan redusert evne til å tilpasse seg stress føre til svekket funksjon.
- I kreft kan måten cellene husker, og eventuelt «overlærer», behandlingsstress på, påvirke både behandlingsrespons og resistensutvikling.
Ved å kartlegge hva slag molekylære mekanismer som lagrer, henter frem og sletter «sulteminner» i celler, håper forskerne å legge et kunnskapsgrunnlag som senere kan utnyttes i mer målrettede behandlinger.
Et forskningsløft for norsk biomedisin
Med Toppforsk-tildelingen får OUS og UiO en unik mulighet til å bygge et langsiktig, internasjonalt konkurransedyktig fagmiljø på et felt som knytter sammen grunnleggende cellebiologi og klinisk relevant sykdomsforståelse.
Total Recall-prosjektet viser hvordan norske forskere, gjennom tverrfaglig samarbeid og langsiktig finansiering, kan bidra til å løse noen av biomedisinens mest grunnleggende spørsmål.
Lenker:
Banebrytande forskarar får 253 millionar kroner - regjeringen.no
OUH - Cancer Molecular Medicine (Enserink)
Cell Stress and Cancer - Institute of Basic Medical Sciences