Forsker bruger mini-hjerner til sygdomsforskning

Neurologiske sygdomme som Alzheimers, autisme og skizofreni er komplekse sygdomme, som vi endnu ikke har nogen effektiv kur mod, primært fordi vi ikke forstå de molekylære mekanismer, der giver sygdommene.

Forskere prøver at forstå, hvad der sker i en hjerne med disse sygdomme ved for eksempel at studere mus eller vævsprøver fra afdøde mennesker, der har haft sygdommen – men der skal bedre metoder til, før vi kan gøre os håb om en dag at kunne kurere neurologiske sygdomme.

Det mener professor Martin Røssel Larsen fra Institut for Biokemi og Molekylær Biologi, der er ekspert i at studere neurale mekanismer på protein-niveau.

De etiske aspekter

– Jo bedre indsigt, vi kan få i menneskehjernen før og under en neurologisk sygdom, jo bedre kan vi forstå sygdommen, og det kan føre til mere effektive behandlinger, siger han og fortsætter:

– Vi har selvklart ingen ønsker om tage vævsprøver fra levende menneskers hjerne, men ny teknologi gør det nu muligt for os at arbejde med kunstigt skabte mini-hjerner, og det vil gøre en kæmpe forskel.

De mini-hjerner, som han dyrker, kan ikke sidestilles med en hjerne i et menneske. De har ingen bevidsthed, de er ikke en sammensat enhed, som en menneskehjerne er, og de er slet ikke i nærheden af at besidde samme kompleksitet. Et menneskes hjerne består af 86 milliarder hjerneceller, mens en mini-hjerne består af ca. en million.

Samarbejder med engelske forskere

– Det betyder ikke, at vi ikke skal diskutere de etiske aspekter i dette forskningsfelt, for i takt med at teknikkerne bliver bedre og bedre, er det også muligt, at mini-hjerner bliver mere komplekse – men der er vi altså langt fra endnu, siger Martin Røssel Larsen.

Han og hans forskningsgruppe på SDU arbejder tæt sammen med udviklingsbiolog og forskningsleder Madeline Lancaster fra Cambridge University, der sammen med det videnskabelige tidsskrift Nature i 2013 præsenterede en af verdens første mini-hjerner på en stort anlagt pressekonference.

Hun har siden brugt mini-hjerner til at studere blandt andet sygdommen mikrocephali; en tilstand, hvor børn fødes med abnormt lille hjerne.

Hudceller fra syge patienter

Madeline Lancaster modtog nogle hudceller fra patienter med sygdommen og dyrkede stamceller af dem. Disse stamceller brugte hun til at dyrke en mini-hjerne med mikrocephali og studerede den.

Under disse studier kunne hun identificere den udviklingsdefekt, der var skyld i sygdommen, og denne viden kan nu danne grundlag for behandling.

– Det er samme princip, jeg ønsker at bruge til at studere neurologiske sygdomme, blot med den forskel, at jeg vil starte med blodceller og ikke hudceller.

Mini-hjerne af sine egne celler

Martin Røssel Larsen vil også lave mini-hjerner, der ikke har neurologiske sygdomme, for det er lige så vigtigt at forstå, hvordan hjernen udvikles på et meget tidligt stadie, der kan sidestilles med en føtal hjernes udvikling.

Dette for at kunne forstå de komplekse mekanismer, der på længere sigt kan føre til neurologiske sygdomme.

– Jeg kunne passende starte med at lave en rask mini-hjerne af mine egne blodceller – en mini-me, siger han med spøg i stemmen.

Ilttilførsel er en udfordring

Teknikkerne bag mini-hjerner er stadig svære, og det er langt fra alle universiteter, der arbejder med dem. I 2019 vurderede Madeline Lancaster, at måske 100 laboratorier på verdensplan arbejdede med mini-hjerner.

I øjeblikket er der en fysisk grænse for, hvor stor en mini-hjerne kan blive i laboratoriet. Når den når en diameter på fem milimeter, holder den nemlig op med at vokse, fordi den ikke har en normal hjernes system af blodtilførsel, der kan sørge for ilt og næring til de inderste celler. Mini-hjernens indre kerne dør simpelthen.

En løsning på dette problem, som Madeline Lancaster har haft held med, kan være at skære mini-hjernen i skiver, så hver skive får næring og kan udvikle mere funktionelle nerver og nerve-netværk.

Støtte fra Danmarks Frie Forskningsfond

– Der er stadig udfordringer, og en mini-hjerne kan aldrig erstatte en rigtig hjerne, men de giver os langt bedre muligheder for at forstå neurologiske sygdomme og kan en dag hjælpe de mennesker, som lider af dem, siger Martin Røssel Larsen.

Martin Røssel Larsen modtog i 2019 forskningsmidler fra Danmarks Frie Forskningsfond til et PhD-projekt, der går ud på at udvikle mini-hjerner med henblik på at oprense intakte nerve-ender og studere mekanismen bag kommunikation mellem nerver i hjernen.

Fotograf: Jacob Fredegaard Hansen