Denna webbsida är endast avsedd för läkare och sjukvårdspersonal med förskrivningsrätt.

Kontroll av transkriptionell stabilitet är avgörande för identitet och funktion i serotonerga och dopaminerga nervceller

Vid Parkinsons sjukdom minskar halterna av signalsubstansen dopamin på grund av att en specifik nervcellstyp i mitthjärnan som producerar dopamin degenererar och dör. Bristen på dopamin i målområdet får till följd att patienten drabbas av progressiv försämring av motoriska funktioner. Trots intensiva forskningsinsatser så är den underliggande orsaken till de dopaminerga nervcellernas död inte klarlagd. Dessutom är den absoluta majoriteten av fallen av Parkinsons sjukdom sporadiska, det vill säga det finns ingen tydlig enskild mutation/orsak som driver sjukdomen, varför det är viktigt att förstå om störningar i genregleringen kan vara en bidragande faktor. Läs mer i denna artikel av Johan Holmberg, professor vid Institutionen för molekylärbiologi, Umeå universitet.

När vi föds har våra nervceller redan bildats och specialiserat sig till de olika typer av nervceller som finns i den mänskliga hjärnan. Intensiv forskning har givit en tämligen god insikt i hur det går till när cellerna går från stamceller till specialiserade och mogna nervceller som inte längre har kvar förmågan till celldelning eller till att ge upphov till andra celltyper. Den här processen kallas för differentiering och är till stor del styrd av olika genprogram som slås på eller av vid rätt tidpunkt. Trots att man känner till en hel del om dessa genprogram så är kunskapen om vad som bibehåller nervcellens identitet över tidsperioder som sträcker sig över hela våra liv rudimentär. Förutom att vissa genprogram måste vara påslagna så måste även gener som reglerar andra celltyper vara permanent tystade för att cellens identitet skall vara intakt. Vår forskning har inriktat sig på just tystandet av genprogram (genrepression) som styr andra celltyper eller egenskaper hos stamceller.

En mekanism för att bibehålla redan etablerade mönster av genuttryck som byggde på genrepression upptäcktes på sjuttiotalet i bananfluga (Drososphila melanogaster). Mekanismen är beroende av ett proteinkomplex som i däggdjur kallas för Polycomb repressor complex 2 (PRC2). Ett av de proteiner som är nödvändiga för att proteinkomplexet skall fungera förkortas med EED och kodas av genen med samma namn, Eed. För att undersöka om permanent tystande av gener i differentierade dopaminceller är beroende av just PRC2 och ifall detta tystande är av avgörande betydelse för cellernas dopaminerga identitet så skapade vi en musmutant vari genen Eed är bortklippt just i dessa celler.

TYSTADE GENER MINSKADE MÄNGDEN DOPAMIN
Tystandet av gener via PRC2 är kopplat till dess kapacitet att etablera kemiska modifieringar, kallade H3K27me3, längs med DNA-kedjan. Höga nivåer av H3K27me3 vid början av gen minskar sannolikheten att genen skall uttryckas. När vi genom att tagit bort Eed lyckats inaktivera PRC2-komplexets förmåga att bibehålla nivåerna av H3K27me3 i dopamincellerna så hände till att börja med inte mycket. Efter fyra månader fanns ungefär en tredjedel av H3K27me3- modifieringen kvar och endast ett litet antal tidigare tystade gener hade slagits på men varken cellernas identitet eller funktion var påverkade. När vi analyserade dopamincellerna efter åtta månader var effekten tydligare. Dels kunde vi se att all H3K- 27me3 försvunnit, dels var nu flera hundra gener reaktiverade men vi kunde också se att ett betydande antal gener hade nedreglerats väsentligt. Just detta var något förvånande då vi tar bort en slags broms från ett antal tysta gener som då blir reaktiverade och uttrycks i högre nivåer men samtidigt bromsas uttrycket av ett antal andra gener ned. När vi tittade närmare på vilka gener det var som nedreglerats i dopamincellerna hos Eed-mutanterna så såg vi att många av dessa gener är viktiga för dopamincellers identitet och funktion. Som exempel kan nämnas transkriptionsfaktorn Engrailed 1 samt Th som kodar för tyrosin hydroxylas (TH), ett enzym som är avgörande för produktionen av dopamin. När vi sedan färgade med antikroppar för TH både i mitthjärnan där dopamincellernas cellkroppar befinner sig och deras målområde i striatum så var det tydligt att proteinnivåerna sjunkit avsevärt [Figur 1]. Vi följde upp detta med att mäta nivåerna av dopamin i båda dessa områden, vilket tydligt visade kraftigt reducerade nivåer av dopamin och associerade metaboliter i musmutanter som saknade EED. Vi analyserade även dopamincellerna med avseende på elektrofysiologiska parametrar och det var tydligt att dopamincellerna hos mutanterna skiljde sig från dopaminceller hos möss vari Eed-genen var intakt (så kallade vildtypsmöss).

Läs hela artikeln

T-CELLSSVAR vid diagnos av amyotrofisk lateral skleros förutsäger sjukdomsprogression

Liksom många andra neurodegenerativa sjukdomar förknippas amyotrofisk lateral skleros (ALS) med en rad inflammatoriska processer. Med tanke på det breda spektrum immunceller som är involverade och hur få studier som gjorts på människor är den exakta rollen av immunsystemet i patogenesen av ALS inte helt klarlagd. Nyligen visade ett forskarteam vid Karolinska Institutet att andelen CD4+FOXP3- effektor-T-celler (Teff) är associerad med dålig överlevnad, medan en hög andel aktiverade regulatoriska T-celler (Treg) är fördelaktig. Utöver detta kan sammansättningen av T-cellers undergrupper förutsäga sjukdomsprogression. Slutligen påvisade single cell-RNA-sekvensering närvaro av klonalt expanderande CD4+ cytotoxiska lymfocyter hos ALS-patienter, men inte hos kontroller. Solmaz Yazdani, doktorand vid Institutet för miljömedicin på Karolinska Institutet och försteförfattare till studien, beskriver fynden i denna artikel.

Immunsystemet styrs genom en känslig balans mellan proinflammatoriska komponenter (Teff) som utlöser de inflammatoriska kaskaderna och antiinflammatoriska komponenter (såsom Treg) som ansvarar för att dämpa den överdrivna inflammationen och återställa homeostasen i kroppen. I vår senaste studie fokuserade vi på populationen av CD3+T-lymfocyter. Det har tidigare visats att avlägsnande av Tceller i ALS-djurmodeller kan leda till snabbare progression av sjukdomen. Vidare har visats att Treg-cellerna var associerade med en långsammare sjukdomsprogression och förlängd överlevnad i en musmodell av ALS. Flera kliniska prövningar har visat lovande resultat för möjligheten att använda Treg-celler hos ALS-patienter.

I analysen inkluderade vi en kohort av 89 patienter med nydiagnostiserad ALS, mellan mars 2016 och mars 2020. Kliniska data hos studiedeltagarna erhölls genom det svenska kvalitetsregistret för motorneuronsjukdomar. Alla patienter följdes individuellt från diagnosdatum fram till dödsfall, användning av invasiv ventilation eller fram till den 7 oktober 2020, vid ALS Clinical Research Center vid Karolinska Universitetssjukhuset i Stockholm. Färskt blod och cerebrospinalvätska (CSF) samlades in från alla deltagare och med hjälp av flödescytometri kartlades den fenotypiska repertoaren av vissa pro- och antiinflammatoriska immunceller.

Vad kan immuncellerna berätta om sjukdomsförloppet vid ALS?
ALS är en sjukdom med stor variation av förväntad livslängd. Därför är det en fördel att ha tillgång till prognostiska faktorer som kan ge en bättre insikt om sjukdomsförloppet. Av denna anledning studerade vi först sambandet mellan immunbiomarkörerna och överlevnad vid ALS. Vi fann att andelen CD4+ T-celler av totalt levande celler i blod visade ett omvänt samband med överlevnaden för ALS-patienterna (HR=1,49, 95% CI [1,05-2,11]), där den skadliga effekten primärt drevs av CD4+-effektor-T-celler (HR=1,58, 95% CI [1,10-2,27]). I motsats till tidigare studier observerade vi inte ett starkt samband mellan totala andelen Treg-celler och risk för död. Vi fann dock att en hög kvot mellan aktiverad Treg (aTreg) och vilande Treg (rTreg) var associerad med en lägre risk för dödsfall (HR=0,63, 95% CI= [0,41-0,98]) vilket tyder på att den skyddande rollen hos Treg-celler som tidigare noterats, sannolikt kan hänföras till aktiveringsstatusen.

Läs hela artikeln

SWEMODIS årliga möte kring Parkinsons sjukdom och andra rörelsestörningar

Den 10–11 november 2022 hölls SWEMODIS’ 6:e årliga möte kring Parkinsons sjukdom och andra rörelsestörningar. De två intensiva dagarna samlade mer än 160 läkare och sjuksköterskor verksamma inom området. Här följer en kort sammanfattning av föredragen.

Mötet öppnades av Per Odin, professor vid Lunds universitet, vetenskaplig sekreterare i SWEMODIS och ordförande för Scandinavian Movement Disorder Society (SCANDMODIS). Han hälsade deltagarna välkomna och konstaterade att mötet 2022 var det största SWEMODIS-mötet hittills.

DIAGNOS OCH DIFFERENTIALDIAGNOS
Professor Filip Bergquist, Sahlgrenska Universitetssjukhuset, talade om diagnos av Parkinsons sjukdom och andra sjukdomar med likartade symtom, så kallad parkinsonism. Kriterierna för parkinsonism är nedsatt rörelseförmåga (bradykinesi) samt ofrivilliga skakningar i vila (vilotremor) och/eller stelhet (rigiditet). Bland dessa patienter har endast 70–80 procent Parkinsons sjukdom. För diagnos används den uppdaterade bedömningsskalan från Movement Disorder Society. Även i Parkinsonregistret finns olika formulär som underlättar diagnosarbetet.

För att ställa diagnosen Parkinsons sjukdom hos en patient med parkinsonism tar man hjälp av stödjande kriterier som god effekt av dopamin, luktbortfall och förekomst av levodopa-utlöst överrörlighet (dyskinesi). Absoluta exklusionskriterier, som säkert utesluter Parkinsons sjukdom, är bland annat frontallobsdemens och normalt svar på gammakameraundersökning (DaTScan). Andra exklusionskriterier är mer osäkra och måste vägas mot de stödjande kriterierna. Hit hör bland annat tidiga problem med tal och sväljförmåga, biljud vid inandning, upprepade fall under de första tre åren, framåtböjd nacke, symmetrisk dubbelsidig parkinsonism och avsaknad av icke-motoriska symtom som störd REM-sömn, nedsatt luktsinne och förstoppning.

Exklusionskriterierna ger ofta en indikation om den bakomliggande sjukdomen. Till exempel associeras oförmåga att rikta blicken nedåt (vertikal blickpares) med progressiv supranukleär pares (PSP) och snabba blodtrycksfall (tecken på autonom svikt) med multipel systematrofi (MSA) eller Lewybody-demens.

De nationella riktlinjerna rekommenderar att magnetröntgenundersökning (MRT) erbjuds till patienter med parkinsonism, framför allt för att utesluta andra orsaker till symtomen, som till exempel minskat flöde i hjärnans blodkärl. Enligt riktlinjerna kan även DaTScan användas vid svårdiagnostiserad parkinsonism, men värdet är begränsat. Vidare kan positronemissionstomografi (PET) med fluoroxiglukos (FDG) ge information som särskiljer de olika atypiska parkinsonsjukdomarna. Detsamma gäller laboratoriediagnostik, även om metoden fortfarande inte är helt etablerad.

Läs hela artikeln

Ny forskningsmodell för att kunna förstå Huntingtons sjukdom

Med en teknik för att omprogrammera hudceller till nervceller har forskare vid Lunds universitet visat sig kunna studera Huntingtons sjukdom på ett nydanande sätt. Metoden kan också leda till framgångsrika studier av andra åldersrelaterade hjärnsjukdomar. Johan Jakobsson, professor i neurovetenskap vid Lunds universitet, berättar mer i denna artikel.

Huntingtons sjukdom är en ärftlig och dödlig neurodegenerativ sjukdom som orsakas av en mutation i Huntingtin-genen. Patienter med Huntingtons sjukdom lider av okontrollerade rörelser och kognitiva och emotionala störningar. Huntingtons sjukdom orsakar lidande för den drabbade och anhöriga men trots att vi känt till mutationen som orsakar Huntingtons sjukdom i snart tre decennier så saknas i dagsläget effektiv behandling för patienter med denna sjukdom. Problemet är att vi inte förstår hur den muterade Huntingtingenen leder till ett sjukdomsförlopp i hjärnan.

En svårförklarad aspekt av Huntingtons sjukdom är att de flesta genbärare lever ett fullgott liv upp i medelåldern, oftast helt utan symtom. Normalt bryter sjukdomen ut i 40– 50 års åldern. Detta är svårt att förstå då cellerna i Huntington-patienterna har varit exponerade för den muterade Huntingtin-genen och dess proteinprodukt under hela livet. Det verkar med andra ord som att celler med muterat Huntingtin kan fungera normalt under flera decennier. En slutsats av detta är att ålder är en nyckelkomponent för sjukdomsbilden i Huntingtons sjukdom. Det betyder att det inte räcker att ha mutationen, utan patienten måste också uppnå en viss ålder för att sjukdomen ska bryta ut. I denna ålder har dock sjukdomen hunnit utvecklas till fullo och i princip alla genbärare blir sjuka.

Att studera hur ålder, sjukdom och gener samverkar är dessvärre väldigt komplicerat att göra i ett laboratorium. Djurförsök ger opålitliga resultat då de djur vi normalt använder för att studera hjärnan, exempelvis möss och råttor, bara blir 2–3 år gamla. Studier av donerad vävnad reflekterar naturligtvis ofta hög ålder, men har andra stora begränsningar vad gäller vilken typ av experiment som kan utföras. På senare tid har stamceller från patienter med Huntingtons sjukdom använts för att studera sjukdomen, men även dessa celler saknar den viktiga komponenten av hög ålder. Denna brist på experimentella system betyder att vi i dagsläget vet väldigt lite om de molekylära mekanismer som förändras inuti cellerna i den åldrande hjärnan och hur dessa bidrar till att neurodegenerativa sjukdomar utvecklas. Det är med andra ord tydligt att det finns ett behov av att utveckla nya metoder för att kunna studera åldrande hjärnceller från patienter med Huntingtons sjukdom och andra neurodegenerativa sjukdomar i laboratoriet. Utveckling av sådana metoder kommer att leda till en ökad förståelse för sjukdomsprocessen vilket troligtvis kommer att leda till nya och bättre behandlingsmetoder.

Läs hela artikeln

Hur går vi vidare med odlade nervceller?

Odlade nervceller används som ”modeller” för mänskliga hjärnor. Målet är att försöka återskapa de processer som sker i mänskliga hjärnor, men i ett mer lättillgängligt miniatyrformat, och som man kan experimentera med utan att man löper risk att skada en försöksperson. Hur började denna forskning och var står vi i dag? I denna krönika av Carl-Johan Hörberg, doktorand vid Lunds universitet, får vi en spännande inblick.

Jag brukar få mycket uppmärksamhet när mitt jobb kommer upp som samtalsämne. Många har aldrig hört att man kan odla nervceller, inte minst vad det kan finnas för nytta i det, och det gäller även mina kollegor. De som aldrig hört talas om det tycker ofta det låter futuristiskt och spännande, vissa tycker det känns obehagligt. De som har någon kunskap om det ser förmodligen nervceller lite som vilka celler som helst, på det sättet att de är celler men med det extra att de kan visa lite elektrisk aktivitet och bilda synapser. Få ser odlade nervceller som kapabla till någon form av kognition, inlärning eller intelligens. Detta har även varit den rådande konsensus även inom fältet, och försök med att använda odlade nervceller för att modellera annat än fysiologiska processer har varit få och har sällan fått någon större spridning. Detta kan vara på väg att förändras; fler och fler forskare uttrycker nu behovet att undersöka odlade nervceller från ett annat perspektiv, där de undersöks utifrån sin funktion som informationshanterande enheter i nervsystemet. Låt oss överblicka fältet och dess historia, och hur framtiden kanske kommer ge oss nya perspektiv på hur hjärnan fungerar.

EN KORT ÖVERBLICK ÖVER ODLADE NERVCELLER
Att odla nervceller har en förvånansvärt lång historia. Fältet var redan på 1960-talet väl etablerat, och även om frågeställningarna, metoderna och inte minst utsikterna på den tiden känns främmande för samtida läsare, så var vissa experiment nära likvärdiga med de som görs i dag, i alla fall om man bortser från analysmetoderna. Om man läser dessa gamla publikationer så verkar drivkraften grunda sig i en starkt reduktionistisk anda. Frågor som ställdes då kunde röra nervcellers morfologi eller metabolism, exempelvis ”Är purkinjecellernas morfologi styrt av vävnaden som de lever i eller kan de bibehålla den morfologin i ett provrör?”. Det var vid den tiden som man började använda enzymer för att bryta ner animalisk hjärnvävnad för att kunna isolera celler med större effektivitet, en teknik som även i dag är en av de vanligaste metoderna för att erhålla nervceller.

När man pratar om odlade nervceller så kan man inte överskatta vikten som mikroelektroder (micro-electrode arrays, eller MEA) har haft för fältet. Mikroelektroder kan konstrueras för många olika syften, men när man bygger in dem i odlingsbrunnar så är de ojämförbart effektiva på att avläsa elektrisk aktivitet hos odlade nervceller. Mikroelektroder är optimala verktyg för att få inblick i hur mellanstora (tusen till hundra tusen, däromkring) ansamlingar av nervceller interagerar. Eftersom att metoden är helt icke-invasiv, och elektroderna är inbyggda i odlingssubstratet går det att passivt lyssna på cellerna i månader och till och med år. Det första experimenten med mikroelektroder gjordes i skiftet mellan 1970- och 80-talet – samma teknik som jag själv använder i mina experiment, även om teknologin har pollerats avsevärt sedan dess så är principen exakt densamma även idag.

Läs hela artikeln