Supermodel

Publiceret Juli 2005

Modelorganismer. Gærceller og bananfluer bliver undersøgt ned til mindste detalje af forskere verden over. Ikke så meget fordi de er spændende organismer i sig selv, men fordi de er fantastiske modeller. Modeller for hvordan vores krop fungerer på cellulært niveau. Resultaterne fra denne forskning kan nemlig fortælle os meget om os selv.

Hvorfor er det interessant at bruge dag efter dag på at undersøge gærceller i laboratoriet? Hvorfor er forskerne så ivrige efter at forstå, hvordan en lille gærcelle deler sig og bliver til to celler? Måske er det heller ikke gærcellen i sig selv, som er årsag til al den opmærksomhed. Langt de fleste forskere arbejder ikke med gær, fordi de har en helt speciel forkærlighed for de små encellede organismer, men derimod fordi gær er en fantastisk model. En model for hvordan celler i vores krop fungerer.

To af videnskabens supermodeller; gær og rundormen C. elegans
To af videnskabens supermodeller; gær
og rundormen C. elegans. Øverst ses to
gærceller, som begge er midt i at dele
sig. En gærcelle måler ca. 0,01 mm.
Nederst ses både små og fuldvoksne
rundorm. En voksen C. elegans er 1-1,5
mm lang. Foto: Søren Feddersen.

Forskerne forsøger hele tiden at blive klogere på, hvordan både raske og syge celler opfører sig inde i vores krop. Meget af den viden bygger på resultater opnået fra forsøg på modelorganismer, som fx gær. Modelorganismer er mere simple organismer, som er lette at arbejde med i laboratoriet. Resultaterne opnået på modelorganismerne kan forskerne så bruge til at blive klogere på vores celler. Der stilles mange krav til en modelorganisme, for i modsætning til modens verden vælges modeller i videnskabens verden ikke på grund af et smukt ydre! En modelorganisme skal være simpelt opbygget, den skal helst ikke fylde så meget og så skal den helst have en ret kort generationstid - alt sammen for at den er lettere at arbejde med i laboratoriet, giver hurtige resultater og for at økonomien bedre kan hænge sammen. En god modelorganisme skal også være let at lave ændringer på. Ved at ændre specifikt i generne har forskerne muligheden for at lære, hvilke gener, der er involveret i bestemte processer som fx celledeling hos gær. Og så er der naturligvis også langt færre etiske problemer i forbindelse med at arbejde med de små modelorganismer.

Til molekylærbiologisk forskning er det oftest gær af typen Saccharomyces cerevisiae, der bliver brugt. Det er den samme type gær, som vi kan købe i små pakker i ethvert supermarked, og som kan bruges til at bage brød med - eller til ølbrygning. I 2001 blev Nobelprisen i Fysiologi eller Medicin tildelt tre forskere for deres opdagelser indenfor reguleringen af celledelinger. En stor del af dette arbejde blev udført på gærceller. Celledelinger er essentielle for alle organismer. Gær er en encellet organisme, som kan formere sig ved celledeling. Mennesket stammer fra en enkelt celle, det befrugtede æg, som gennem utallige celledelinger udvikler sig til et helt menneske. Gennem hele livet har vi celler, der deler sig, for at erstatte de celler, der dør. Hudceller fx, deler sig flittigt hele livet igennem. Reguleringen af denne celledeling er ekstremt vigtig, for hvis der sker fejl, kan det resultere i kræft. Kræft er netop karakteriseret ved celler, som deler sig ukontrolleret. Derfor kan forskning i gærceller hjælpe forskerne med at forstå, hvordan normale celler pludselig udvikler sig til cancer-celler.

Gær er langt fra den eneste modelorganisme, som befinder sig i forskernes rampelys. Bananfluer bliver også studeret flittigt og en lille rund-orm med det fornemme navn Caenorhabditis elegans er også en favorit blandt forskere. Begge disse er flercellede dyr og er i sagens natur langt mere komplekse organismer end den encellede gær, og disse modelorganismer vil altså have andre anvendelsesmuligheder end gærcellerne.

De små sorte bananfluer, som altid summer omkring, hvor der er halvrådden frugt (deraf navnet bananflue), er måske ikke umiddelbart til stor gavn for os. Men bananfluerne har været et vigtigt redskab for forskerne i årtier. Fluen har været grundigt undersøgt i forbindelse med studiet af udviklingen fra befrugtet æg til voksen flue, og den bliver brugt til at studere mekanismer bag en række forskellige humane sygdomme. Flere livsstilssygdomme bliver også analyseret i bananfluen. Forskerne har blandt andet frembragt en flue, som er afhængig af alkohol, for at undersøge om generne spiller en rolle i alkoholisme. Hvordan stress og søvnmangel påvirker de små fluer bliver også undersøgt, og de resultater kan forhåbentlig lære os noget om effekten af vores levemåde. I 1995 blev Nobelprisen i Fysiologi eller Medicin givet for opdagelsen af gener, som kontrollerer den tidlige udvikling i fostertilstanden. Denne forskning var udført på bananfluer, men resultaterne kan fortælle meget om udviklingen hos pattedyr og derfor også hos mennesker. Ved at studere en lille flue er forskerne kommet et stort skridt hen imod at forstå og dermed undgå misdannelser hos menneskefostre.

C. elegans er en lille orm med nogle fascinerende træk. Den er fx gennemsigtig! Derfor er den et populært valg, når celledelinger skal observeres direkte. Ormen kan placeres under et mikroskop - og så er det bare med at vente. Og ventetiden er ikke så lang; på 3 dage vokser C. elegans fra én celle til de præcis 959 celler som en udvokset orm består af. C. elegans har også vist sig utrolig nyttig i studiet af udvikling af organer og i studiet af en proces kaldet programmeret celledød. Forskning i netop disse områder resulterede i en Nobelpris i Fysiologi eller Medicin i 2002. Programmeret celledød er en yderst vigtig proces for alle levende (flercellede) organismer. Gennem hele livet dør nogle af kroppens celler mens nye kommer til, og mekanismen bag at slå kroppens egne celler ihjel skal være nøjagtigt kontrolleret. Det kræver ikke den store fantasi at forestille sig hvor galt det kan gå, hvis programmeret celledød pludselig ikke er så kontrolleret. Alzheimers sygdom og Parkinsons sygdom er fx begge forårsaget af, at nerveceller i hjernen dør. Studierne i programmeret celledød i C. elegans hjælper forskerne til bedre at forstå, hvordan kroppen bestemmer hvilke specifikke celler, som skal begå celle-selvmord.

Også det amerikanske rumagentur NASA er interesseret i både C. elegans og bananfluer. NASA har brug for at vide, hvordan organismer påvirkes af at opholde sig længere tid i vægtløs tilstand. Hvis mennesket en dag skal besøge og udforske andre planeter i solsystemet, vil det kræve at astronauterne kan leve under vægtløse forhold i flere år under transporten til de nye verdener. Ved at sende små bananfluer eller orm ud i rummet vil man på ganske kort tid kunne opnå resultater af tyngdekraftens manglende påvirkning på mange generationer af enten bananfluer eller orm.

Men hvordan kan resultater fra en gærcelle, en bananflue eller en rundorm overhovedet fortælle os noget om mennesker? Udviklingsmæssigt er gærceller og mennesker milevidt fra hinanden, men på trods af denne store forskel, er mange grundlæggende processer ens i de to organismer. Mange cellulære reaktionsveje er altså bevaret helt fra den encellede gær til vi mennesker. Resultaterne fra modelorganismerne kan sjældent overføres direkte til mennesker, men mange gener hos fx gær findes i en lignende udgave hos mennesket. I år 2003 kunne forskere offentliggøre at det humane genom var kortlagt. Et genom er en organismes samlede DNA; det molekyle, som indeholder alle vores gener. Vores genom indeholder vores samlede arvemasse og er en skabelon til os! Det kortlagte humane genom omtales ofte som “The book of life” - Livets bog. Forskerne har også kortlagt genomer fra andre organismer end os selv. Allerede i 1996 blev gærs genom kortlagt og nogle år senere kom også C. elegans og bananfluen med. Alle disse genomer findes på elektronisk form og er offentligt tilgængelige, så forskere fra hele verden kan søge i alle generne med nogle specielle søgemaskiner. Med hjælp fra disse kortlagte genomer kan forskerne undersøge om de gener, man har arbejdet med i sin modelorganisme, kan findes i en lignende udgave hos mennesker. Og det har vist sig meget ofte at være tilfældet.

Forskernes arbejde med modelorganismer som gær, rundorm og bananfluer gør det muligt at lære om cellulære processer og mekanismer bag forskellige sygdomme, som aldrig kunne være opnået med forskning på mennesker. Vores krop er et så kompliceret maskineri, at vi kun kan blive klogere på den, ved at stykke al den viden sammen, som opnåes i forskningen med de langt simplere modeller. Så selv om det er viden om vores egen krop, som er det endelige mål, går den vej nogle gange igennem både orm og fluer.

Og så kræves det vist lige at sige, at selvfølgelig er der forskere, som forsker i fx gær med det ene formål at vide noget om, hvad der foregår i gær. Det kan være i forbindelse med en helt speciel gærtype, som bruges til gæringen af rødvine i et bestemt fransk vindistrikt eller måske den gær, som bruges til at brygge en god dansk pilsner på!