Advanced

Formation of 3-Dimensional Structures in Co-Culture of IPS-Derived Neurons and Astrocytes

Hörberg, Carl-Johan (2020) MOBN03 20192
Degree Projects in Biology
Popular Abstract (Swedish)
Ett nytt sätt att skapa modellhjärnor i labbet

När man bedriver forskning på celler i ett labb, så är det viktigt att cellerna faktiskt beter sig som de gör i kroppen. Labbmiljön för celler, är däremot oftast ganska långt ifrån den miljön de normalt upplever i din kropp, vilket har gett upphov till idén om 3-dimenstionella cellodlingar. 3D-Odlingar är idag förhållandevis utbrett, med ett brett arsenal av metoder för att framställa material som efterliknar kroppens material, eller vävnader. Utöver det så är hjärnan inte bara 3-dimensionell, den består även av flera olika celltyper vars sammarbete är väsentlig för hjärnans normala funktion. Det är på så vis även viktigt att inkludera fler av de celltyper som förekommer i hjärnan för att... (More)
Ett nytt sätt att skapa modellhjärnor i labbet

När man bedriver forskning på celler i ett labb, så är det viktigt att cellerna faktiskt beter sig som de gör i kroppen. Labbmiljön för celler, är däremot oftast ganska långt ifrån den miljön de normalt upplever i din kropp, vilket har gett upphov till idén om 3-dimenstionella cellodlingar. 3D-Odlingar är idag förhållandevis utbrett, med ett brett arsenal av metoder för att framställa material som efterliknar kroppens material, eller vävnader. Utöver det så är hjärnan inte bara 3-dimensionell, den består även av flera olika celltyper vars sammarbete är väsentlig för hjärnans normala funktion. Det är på så vis även viktigt att inkludera fler av de celltyper som förekommer i hjärnan för att kunna efterlikna normal hjärnfunktion i ett labb. Tillsammans med en teknologi som kallas IPSC (inducerade pluripotenta stammceller), där man omprogrammerar vanliga hudceller till stammceller, kan man skapa modeller av de nervceller som just nu lever i din hjärna. I praktiken skulle man kunna odla mina nervceller och Trumps hjärnceller och se om de beter sig annorlunda. Mitt experiment gick ut på att utveckla en metod för att kunna avläsa elektrisk aktivitet hos nervceller som lever i en 3-dimnesionell miljö, men vi upptäckte att nervceller som lever tillsammans med astrocyter kan spontant bilda 3-dimensionella strukturer som kan liknas vid normal hjärnvävnad.

Det kanske viktigaste med nervceller är deras förmåga att kommunicera med elektriska signaler. Denna förmåga står till grund för våra hjärnors förmåga att processera information, och rubbningar i förmågan att skicka signaler, eller att skapa nya kopplingar mellan nervceller, tros ligga till grund för olika neuro-psykiatriska sjukdomar. Därför är det viktigt att kunna mäta elektrisk aktivitet när man odlar celler.

Att mäta elektrisk aktivitet i 3-dimensionella odlingar har däremot varit en utmaning. Man har kunnat mäta aktivitet hos enskilda nervceller, men för att kunna uppskatta hur nervceller kommunicerar och bildar kopplingar med varandra krävs det att man spelar in från fler nervceller, och det är en teknologisk utmaning.

Vi prövade att använda speciella elektroder med förmågan att avläsa aktivitet hos ett stort antal nervceller, men utan framgång. Vi upptäckte däremot att nervceller som växer tillsammans med astrocyter (den vanligaste celltypen i hjärnan, vanligare än själva nervcellerna), spontant ansamlas i kluster med tydliga 3-dimensionella drag. Det hela föreföll sig aningen ironiskt i och med att dessa odlingar var tänkta som vår paralella 2-dimensionella kultur.

Vi undersökte hur den elektriska aktiviteten i dessa nyupptäckta odlingar utvecklades under tid och såg att de utvecklar synkronisterad aktivitet, man kan säga att nervcellerna börjar tala till varandra, och att aktiviteten förändrades i många aspekter under hela tidsförloppet som vi höll dem vid liv.

Denna förmåga för cellerna att tala till varandra beror på deras förmåga att bilda synapser, eller kopplingar mellan varandra. Hos patienter som lider av exempelvis neuropsykiatriska funktionsnedsättningar, schizophreni, epilepsi, Down’s Syndrom eller kanske depression, så kan dynamiken i hur dessa synapser bildas eller underhålls med tid, vara förändrad. Tack vare den tidigare nämnda IPSC teknologin så skulle det alltså vara möjligt för forskare att erhålla nervceller från patienter som lider av någon av dessa tillstånd, och få en bättre förståelse för dem. Om vi kan odla dessa nervceller på ett sätt som efterliknar hur de beter sig i levande hjärnvävnad så kan man också experimentera med olika behandlingar i labbet. På så sätt kan man minska behovet av djurförsök eller att behandlingar inte gör det man förväntar sig när man testar dem på människor. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Hörberg, Carl-Johan
supervisor
organization
course
MOBN03 20192
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
language
English
id
9022021
date added to LUP
2020-06-25 14:10:04
date last changed
2020-09-15 12:15:44
@misc{9022021,
  author       = {Hörberg, Carl-Johan},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Formation of 3-Dimensional Structures in Co-Culture of IPS-Derived Neurons and Astrocytes},
  year         = {2020},
}