David Bryder: Vad får stamceller att åldras?

2011-07-01

Varje sekund måste det nybildas miljontals blodceller i vår kropp. Stamceller i benmärgen kan känna av hur mycket som behövs av olika typer av blodceller – röda blodkroppar, vita blodkroppar och blodplättar. De tillverkar nya blodceller, år ut och år in. Och när det behövs förnyar stamcellerna sig själva. Hur detta styrs försöker bland annat forskare vid Lunds universitet förstå.

– Det är hela tiden en balans mellan att bilda nytt och ta bort gammalt i blodsystemet, säger David Bryder, forskare vid avdelningen för immunologi, Lunds universitet. Om man till exempel är på hög höjd känner kroppen av det låga syretrycket och tillverkar fler röda blodkroppar. Eller om man får en infektion behöver man tillverka nya vita blodkroppar för att ersätta de som förbrukats vid infektionen.

När man är ung är det en perfekt balans mellan nybildning av olika slags blodceller. Men när man åldras blir blodstamcellerna både sämre på att bilda nya blodceller, och rätt slags celler.

Äldre stamceller fungerar sämre

Äldre får ofta ett underskott på röda blodkroppar vilket gör att anemi, blodbrist, är relativt vanligt hos äldre. Man ser även att tillverkningen av de vita blodkropparna minskar, vilket gör att immunförsvaret fungerar sämre.

Blodstamcellernas utveckling
Blodstamcellernas utveckling. Klicka på bilden för att se en större bild och läsa mer på NIH:s hemsida (information på engelska). Illustration: © 2001 Terese Winslow.

– När man blir äldre behöver det finnas fler blodstamceller för att klara av tillverkningen av de nya blodcellerna. Man skulle kunna säga att kärnan i vår forskning är att försöka ta reda på vad det är som styr denna balans.

Tidigare har forskare menat att det är förändringar – mutationer – i blodstamcellernas DNA som orsakar åldrandet. Eftersom stamceller lever så länge och förnyar sig själva kan förändringar i DNA:t föras vidare till nya stamceller. Till slut skulle effekten kunna bli att cellerna inte längre fungerar som de ska.

– Det vi har kommit fram till i våra studier är att det inte är det ökade antalet mutationer i stamcellernas DNA – utan snarare regleringen av DNA som förändras när stamcellerna åldras, berättar David Bryder. Vi vill försöka hitta det som sätter på och stänger av gener när stamcellerna åldras.

Mycket få stamceller

För några år sedan gjorde David Bryders forskargrupp jämförelser mellan vilka gener som var aktiva i gamla respektive unga blodstamceller. De kunde hitta ett hundratal olika gener som skiljde sig åt. Framöver är gruppens huvudspår att försöka ta reda på vilka av dessa gener som är relevanta att studera vidare.

Cellsorteringsapparat
I en ström av enskilda blodceller kan en cellsorteringsapparat känna av ämnen på cellernas yta och med hjälp av dem sortera ut de celler man vill studera.

Stamcellsforskningen är ett relativt ungt forskningsområde. Det är bara ungefär femtio år sen som stamceller upptäcktes första gången, och det var just i blodsystemet. På den tiden hade man inte så avancerade metoder att plocka ut stamcellerna som idag, och det var därför svårt att studera dem.

– Det är först på senare år som det har utvecklats metoder så att man till exempel kan plocka ut stamcellerna från benmärgen, berättar David Bryder. Vi har arbetat mycket med att utveckla den tekniken.

Eftersom stamcellerna är oerhört få – ungefär en av 100 000 celler i benmärgen är en stamcell – kan man inte studera benmärgen direkt. Stamcellerna måste först renas fram i avancerade cellsorteringsmaskiner. Med hjälp av markörer på cellernas yta kan blodstamcellerna sorteras ut.

Omgivningens betydelse

David Bryder berättar att något som också intresserar forskargruppen är att förstå hur blodstamcellerna påverkas av den omgivning de befinner sig i. Blodstamceller finns i alla typer av ben som innehåller benmärg – rygg, ben, armar, bröstben, skallben m.m.

– Eftersom de flesta blodceller är ganska kortlivade, måste vi kunna generera nya blodceller hela tiden. Det är bara stamcellerna i benmärgen som har förmågan att kunna bilda nya blodceller. Vi vet fortfarande inte vad som bestämmer om de väljer att antingen utvecklas till nya mogna blodceller eller att göra nya stamceller.

– Miljön i sig kan ha en påverkan, kanske i form av olika signalämnen. Stamcellerna lever inte ensamma – utan de lever i samverkan med andra blodceller, fettceller och celler som bygger upp olika stödjande strukturer som till exempel blodkärlsväggar.

För några år sedan lyckades forskare i Japan vända utvecklingen hos embryonala stamceller och få dem att backa i sin utveckling. Kan man hitta nyckeln för att göra det även för blodstamceller, frågar sig David Bryder.

– Vi skulle vilja se om det går att vända de här processerna och förbättra stamcellsfunktionerna hos gamla stamceller. Det skulle kunna få betydelse till exempel för behandlingen av olika former av blodcancer.

Text & foto: NINA HULT

Artikeln är tidigare publicerad som månadens vetenskapliga artikel juni 2011 vid Medicinska fakulteten, Lunds universitet.

Läs också mer om månadens vetenskapliga artikel juni 2011 i Cell Stem Cell i ett pressmeddelande från Lunds universitet 6 maj 2011: Lundaforskare omkullkastar stamcellshypotes

I arbetet med månadens vetenskapliga artikel juni 2011 har också deltagit: Gudmundur L. Norddahl, Cornelis J. Pronk, Martin Wahlestedt, Gerd Sten,Jens M. Nygren, Amol Ugale och Mikael Sigvardsson