14.9.2022
Tänk om det skulle gå att ersätta djurförsök med analyser direkt på cellprover från patienter – och dessutom få bättre och mer exakta resultat? Åbo Akademis forskare har rekonstruerat tredimensionell mänsklig kärlvävnad i laboratoriet där de studerar hur artärer reagerar på sjukdomstillstånd och läkemedel.
Bland annat många cancerläkemedel har skadliga biverkningar på människans hjärta och blodkärl. Behandlingar som dödar cancerceller orsakar också höjt blodtryck, hjärtsvikt, koagulationsrubbningar eller rytmrubbningar. Man talar om så kallad läkemedelsrelaterad kardiovaskulär toxicitet.
– Kardiovaskulära sjukdomar och läkemedelsrelaterad kardiovaskulär toxicitet hör till vår tids största medicinska utmaningar. Vi behöver nya, mer exakta metoder för att testa läkemedel och helt enkelt bättre förståelse för hjärt- och kärlsjukdomar nere på cellnivå, säger Cecilia Sahlgren, professor i cellbiologi vid Åbo Akademi.
Sahlgren leder forskningsgruppen Cell Fate Lab. Hennes forskargrupp undersöker de molekylära mekanismer som styr cellens öde vid sjukdomar som till exempel hjärt- och kärlsjukdomar och cancer.
– Kroppen består av cirka 30 triljoner celler som alla kommer från en och samma stamcell, ett befruktat ägg, som sedan delat sig och fått olika uppgifter. Vi vill förstå hur cellerna kommunicerar med varandra för att besluta vilka uppgifter de ska utföra och hur cellens miljö påverkar besluten, säger Sahlgren.
Nya metoder ersätter djurförsök
Inom ett aktuellt projekt rekonstruerar forskarna vid Cell Fate Lab mänsklig vävnad i laboratoriet.
– Nya läkemedel går igenom så kallad preklinisk läkemedelsprövning för att undersöka deras biologiska och toxiska effekter. I dag involverar den här fasen oftast djurförsök. Problemet med djurförsök, förutom den etiska aspekten, är att människan inte är en mus eller en fisk. Många läkemedel som i den prekliniska fasen fungerar på försöksdjur har ingen verkan på människor, säger Sahlgren.
– Utvecklingen går mot att ersätta djurförsök med andra metoder. Målet med vår teknik där vi återskapar vävnader av olika mänskliga organ är att testa läkemedlen direkt på vävnaderna i stället, säger Diosángeles Soto Véliz, forskare vid Cell Fate Lab.
En vävnadsstruktur forskarna nu jobbar med är en tredimensionell reproduktion av blodkärlsväggen där glatta muskelceller, endotelceller liksom blodflöde ingår i modellen.
Soto Véliz visar ett specialdesignat plastchip med små fickor eller kammare för cellprover samt hårtunna kanaler för blodflöde. Modellen kan anpassas och modifieras och i princip skräddarsys för vilken typ av mänsklig vävnad som helst.
– De flesta hjärt- och kärlsjukdomarna börjar med problem i kärlväggen. I vår modell kan vi studera hur cellerna kommunicerar med varandra, vi kan se hur förändringar i blodflödet formar kärlväggen, vi kan testa hur vävnaden reagerar på läkemedel och följa med hur sjukdomstillstånd utvecklas, säger Soto Véliz.
Från platt biologi till personligt anpassad diagnostik
– Tvådimensionell cellodling i en platt petriskål har varit mycket viktig för utvecklingen av cell- och molekylärbiologin. Men cellerna i kroppen fungerar inte på en platt yta. De är organiserade enligt en särskild arkitektur och utsätts för olika mekaniska och kemiska krafter, och om vi inte beaktar den kontexten är det mycket svårt att förstå hur en cell fungerar, säger Cecilia Sahlgren.
Enligt Sahlgren kommer vi i framtiden se allt mer av den här typen av tredimensionella cellodlingar.
– Tittar vi framåt är målet personligt anpassade läkemedel eller personligt anpassad diagnostik, så att vi kan undersöka vävnader från enskilda patienter och se vilken omedelbar effekt ett läkemedel skulle ha eller hur en sjukdom skulle utvecklas hos just den individen, säger Diosángeles Soto Véliz.
Åbo Akademi har fyra forskningsprofiler, varav Lösningar för hälsa är en. Profilen kombinerar en rad tvärvetenskapliga forskningsområden och arbetar med att utveckla lösningar för hälsan med slagordet ”from molecule to mind”, alltså från molekyl- och cellnivå till psykiskt välmående.
Klicka här för att läsa mera om forskningsprofilen och hur du kan bidra.