Upptäckt om nervsystemets utveckling kullkastar tidigare teori
När vårt nervsystem utvecklas verkar endast de mest funktionsdugliga nervcellerna överleva, medan omogna celler sållas bort och dör. Det visar en ny banbrytande upptäckt av forskare vid Karolinska Institutet. Resultaten talar för att en tidigare teori inom neurovetenskapen, där forskare har trott att slumpen har avgjort vilka celler som bildar nervsystemet, behöver omprövas.
Under nervsystemets tidiga utveckling skapas ett överskott av celler. Vid en viss tidpunkt dör sedan plötsligt en stor andel av dessa. Processen tar något dygn och i vissa delar av nervsystemet försvinner ungefär hälften av alla celler.
Tidigare har forskare trott att detta har varit en slumpmässig process, där alla celler har haft lika stor chans att överleva. Men nu publicerar forskare från Karolinska Institutet en studie i Nature Communications, som visar att celldöden istället verkar styras av en mekanism som sållar bort de minst dugliga cellerna.
– De cellerna som överlever är mer mogna och benägna att forma synapser med andra nervceller, säger Saida Hadjab som har lett studien tillsammans med Francois Lallemend. Båda är forskare vid institutionen för neurovetenskap vid Karolinska Institutet.
Redan för fem år sedan lade Saida Hadjab och Francois Lallemend märke till att de tidiga nervcellerna skiljer sig åt. På ytan av nervceller finns mottagare för tillväxtfaktorer som stimulerar cellerna att växa. Saida Hadjab och Francois Lallemend upptäckte att vissa nervceller hade flera sådana mottagare på sin yta än andra. De började misstänka att celldöden på något vis var styrd så att endast utvalda celler försvann.
Detaljstudie i möss
Nu har de detaljstuderat enskilda celler i det tidiga nervsystemet hos möss och bland annat undersökt vilka gener som är aktiva. Deras kartläggningarna har avslöjat två distinkta molekylära mönster som avgör cellernas öde. De celler som är mest kapabla att växa och forma kopplingar till andra nervceller överlever, medan omogna cellerna dör ut.
Studien är genomförd på den del av nervsystemet som formar musens känsel. Om celldöden på samma vis är styrd i andra delar av nervsystemet återstår att ta reda på.
– Upptäckten kan hjälpa oss att förstå hjärnan och nervsystemets utveckling på en annan nivå. Tidigare har man främst tittat på miljön kring cellen, till exempel olika tillväxtfaktorer som stimulerar cellerna att växa. Man har missat att titta på själva nervcellerna, hur mogna och olika de är, säger Francois Lallemend.
Kan få betydelse för neurologiska sjukdomar
Upptäckten kan få betydelse för behandlingen av olika neurologiska sjukdomar. Vid till exempel Parkinsons sjukdom har läkare försökt transplantera friska stamceller till patienter, men de flesta cellerna dör kort efter behandlingen. Det är möjligt att behandlingen skulle kunna bli mer framgångsrik om cellerna sorterades före transplantationen, så att patienten endast fick funktionsdugliga nervceller.
Studien har genomförts i samarbete med andra forskare vid Karolinska institutet, och forskare vid Universitetet i Strasbourg, Universitetet i Côte d’Azur, Pasteurinstitutet, Medicinska universitetet i Wien, IBDM i Marseille och EPFL i Lausanne. Studien finansierades genom bidrag från Karolinska Institutet, Vetenskapsrådet, Knut and Alice Wallenbergs Stiftelse, StratNeuro, Ragnar Söderbergs Stiftelse, Ming Wai Lau Center och European Research Council.
Publikation: ”A cell fitness selection model for neuronal survival during development”, Yiqiao Wang, Haohao Wu, Paula Fontanet, Simone Codeluppi, Natalia Akkuratova, Charles Petitpré, Yongtao Xue-Franzén, Karen Niederreither, Anil Sharma, Fabio Da Silva, Glenda Comai, Gulistan Agirman, Domenico Palumberi, Sten Linnarsson, Igor Adameyko, Aziz Moqrich, Andreas Schedl, Gioele La Manno, Saida Hadjab & François Lallemend. Nature Communications, 12 september, 2019, doi: 10.1038/s41467-019-12119-3