Kreftceller. Mange lidelser, som arvelig kreft, diabetes og hjerte- og karsykdommer, er påvirket av prosessene bak celledeling eller produksjonen av ulike kjemiske forbindelser i kroppen. Illustrasjon: Thinkstock

Når feil kopi kan gjøre deg syk

Feil i produksjonen av ulike stoffer i kroppen kan gi deg alvorlige sykdommer. Pål Sætrom vil finne ut hvordan produksjonen reguleres.

CELLEDELING: – Biologien i dette kan være nesten uforståelig, men nytten av forskningen er svært konkret, sier professor Pål Sætrom ved NTNU.

Mange lidelser, som arvelig kreft, diabetes og hjerte- og karsykdommer, er påvirket av prosessene bak celledeling eller produksjonen av ulike kjemiske forbindelser i kroppen.

Stjerneforskere

  • NTNU ønsker å dyrke frem flere eliteforskere, og 17 unge forskere på NTNU er plukket ut til å bli med i «Stjerneprogrammet».
  • Forskerne har allerede utmerket seg internasjonalt innenfor sine fagfelt, og jobber med alt fra økonomisk historie til nanoteknologi og medisin.
  • Ved hjelp av mentorer, opphold i utlandet, samlinger, penger og Olympiatoppens kompetanse innen talentutvikling skal forskerne settes bedre i stand til å kapre flere internasjonale verdensmesterskap innen forskning.

Sætrom er selv datatekniker. Han bruker datamodeller for å se hvordan celledeling påvirkes av at gener slås av og på.

Han og kollegene ser også på cellenes produksjon av ulike stoffer og hvordan feil kan gi sykdommer.

Oppskrift med kapitler og bokstaver

Arvestoffet DNA er den store bruksanvisningen for cellene dine. Her står oppskriften på de mange ulike delene og prosessene som gjør at kroppen din er som den er, og at den fungerer som den skal.

Genene er deler av DNA, nesten som kapitler i en bruksanvisning.

Ditt DNA består av 3 milliarder basepar. Disse er bokstavene i cellenes bruksanvisning som gjør at du er nettopp deg.

DNA er bruksanvisningen som gjør at du er deg. Foto: Thinkstock

DNA er bruksanvisningen som gjør at du er deg. Foto: Thinkstock

Genene gir beskjed om å produsere forbindelser som kroppen din trenger, eller om å slå av produksjonen når du har nok.

Men noen ganger er instruksene feil, beskjeden når ikke frem eller produksjonen påvirkes på annet vis.

Diabetes og brystkreft

En feil under kopieringen fra bruksanvisningen kan bidra til å gi deg alvorlige sykdommer.

Nyere forskning fra Danmark viser at en arvelig feil i ett eneste gen kan bidra til at folk utvikler type 1-diabetes. Da betyr det plutselig noe for deg hva disse snuttene av arvemateriale gjør.

Heldigvis er det sjelden slik at en eneste feil fører til sykdom. Vi snakker om et samspill mellom flere ulike feil.

Pål Sætrom og kollegene har blant annet undersøkt bittesmå sekvenser av arvestoff som bare er rundt 22 basepar lange. Disse kalles mikroRNA, og er med på å regulere om et gen skal aktiveres eller ikke. (Se faktaboks.)

Produksjon

1. Kroppen din trenger et stoff, for eksempel insulin for å bryte ned sukker.

2. Genene dine ligger på arvestoffet DNA. Her ligger instruksene for hvordan stoffene skal lages. Fra genene sendes en beskjed om å produsere stoffet du trenger.

3. Budbringeren heter mRNA. Det er korte informasjonsbiter som er kopiert av DNA.

4. mRNA snakker med kopieringsfabrikken ribosomene. Her produseres stoffet du trenger, for eksempel insulin. Dette sendes ut i kroppen, og så kan du mumse i deg sjokolade.

5. Men produksjonen må reguleres. Du kan ikke få for mye av stoffet heller.

mikroRNA hjelper til med å regulere produksjonen ved å koble seg på budbringeren mRNA Da slår de av beskjeden om å kopiere.

siRNA bryter ned mRNA.

saRNA aktiverer produksjonen igjen.

Histoner, som er trådsnellen DNA er tvunnet rundt, er i tillegg involvert i genreguleringen ved hjelp av avanserte kjemiske prosesser.

MikroRNA kan spille en rolle i utviklingen av flere ulike sykdommer. Men når vi vet det, betyr det også at vi kan bruke kunnskapen i behandlingen av disse sykdommene. Dette studiet ble publisert i Molecular Therapy.

Sætrom og kollegene har også sett på hvordan et bindingssted for mikroRNA på et protein (BMPR1B) kan spille en rolle i utviklingen av brystkreft.

Stjerneforsker

Sætrom jobber ved Institutt for datateknikk og informasjonsvitenskap og Institutt for kreftforskning og molekylær medisin.

Han er utpekt til en av NTNUs stjerneforskere. De er unge forskere som allerede har utmerket seg, og skal få støtte til å hevde seg blant de aller fremste innenfor sine felt. Sætrom samarbeider selv med fremragende folk innenfor feltet epigenetikk. (Se faktaboks.)

Epigenetikk

  • Studiet av egenskaper som går i arv, men som ikke kan forklares kun av arvematerialet DNA.
  • Epigenetikk brukes for eksempel for å forklare forskjellene mellom ulike celletyper som hjerneceller og muskelceller. I hver enkelt av oss har disse cellene svært ulike egenskaper til tross for at de har identisk DNA.
  • På samme måte kan epigenetikk forklare forskjeller mellom eneggede tvillinger.

Han og kollegene har tidligere sett på hvordan korte strenger av arvemateriale kan forbedre leverfunksjon og bremse eller hindre utviklingen av kreft i levra.

De har dessuten identifisert gener som er involvert i celledelingen, blant annet gener som bare aktiveres når cellen skal dele seg, og som slås av når den ikke skal det.

H3K27Me3

Forskerne skal nå se på rollen histoner spiller i å produsere ulike stoffer kroppen trenger.

Histoner fungerer litt som en trådsnelle. Arvematerialet DNA er tvunnet rundt histonene. Men histonene er altså også med på å regulere aktiviteten i gener.

Litt forenklet er det kjemiske signaler på disse histonene som bestemmer om DNA skal tvinnes stramt eller løst rundt histon-trådsnellen. Løs tvinning gir aktive gener. Stram tvinning skrur genene av.

Pål Sætrom. Foto: Terje Trobe, NTNU

Pål Sætrom. Foto: Terje Trobe, NTNU

Et viktig kjemisk signal som gir stram tvinning er H3K27Me3, som betyr en trippel metylering av den 27. aminosyren lysin i histon type 3. Dette er ikke noe de fleste av oss har greie på, men det betyr ikke at det er mindre viktig av den grunn.

Når en celle deler seg er det viktig at disse kjemiske signalene overføres til de to dattercellene. Hvis dette ikke skjer, kan gener som burde være skrudd av bli aktive. Og omvendt. Dette er blant annet noe som kjennetegner de fleste former for kreft.

Ennå forstår vi imidlertid ikke helt hvordan disse signalene overføres og vedlikeholdes. Dette betyr at vi kan finne ut om noen celler har feil i de kjemiske signalene. Men vi kan ikke gjøre noe med det.

Arbeidet som Sætrom og kollegene nå er i gang med har som mål å løse denne gåten. Dermed ønsker de å gi oss verktøy for å endre og rette på histon-signalene. De første resultatene får vi til neste år.