Tumorceller spreder sig og invaderer nye lokalisationer i kroppen, gennem en proces der samles kendes under betegnelsen metastase. En vigtig del af denne proces er tumorcellernes evne til at bevæge sig. Nye mikroskoper viser for første gang hvor dynamiske kræftceller egentlig er.
Fra struktur til disorganisation. Cancerceller indordner sig ikke længere under fælles regler og vævet bliver til sidste helt disorganiseret og ufunktionelt.
Normale celler er ofte tæt bundet sammen i klynger, hvori de i samspil udføre en specialiseret funktion. Kræftceller kan kendes ved deres langsomme disintegration og uafhængighed fra dette netværk; de kapper de mikroskopiske forbindelser til andre celler og indordner sig ikke længere under hvad der er godt for kroppen som helhed. Væv med kræftceller bliver ustruktureret som man kan se på billedet herover og funktionen mindskes og forsvinder.
Dette er en af mange processer der spiller ind før en kræftknude kan sprede sig og metastasere til andre steder i kroppen. Den tyske patolog Rudolf Virchow indså dette helt tilbage i 1863, da han skar tumorer ud af patienter og placerede dem under et mikroskop. Her kunne han se, at celler fra tumoren bevægede sig rundt.
I de senere år har en kombination af genetisk-”spray-maling” og forbedret mikroskoper gjort det muligt, at nå nye indsigter meget på samme måde som Virchow gjorde.
På denne måde har Dr. Jeffrey Segall viste, at kræftceller der spreder sig, tiltrækkes af blodbaner omkring tumoren. Tumorcellerne tiltrækkes af et stof, epidermal growth factor (EGF), der findes i blodbanen omkring blodplader. Med videoer har hans gruppe vist, hvordan kræftcellernes cytoskelet ændre sig og bevæger sig mod EGF.
Time-lapse film af kræftceller der metastasere hurtigt (i hvid), og kæftceller der metastasere langsomt (grøn). Det ses hvordan de hvide celler hurtigt kravler langs collagen-fiberne (pink) mod blodbanen. Kilde: Sahai et al (2005).
En måde hvorpå kræftcellerne kan finde EGF er ved at udsende såkaldte filopodia – arme der ”snuser” til området omkring cellen. Hvis receptorer på filopodiaen interagerer med EGF, så rykker hele cellen hen i dette område. Når kræftcellen når blodkaret har den fri adgang og kan lettere sprede sig til andre steder i kroppen. Segalls gruppe har vist hvordan kræftceller der metastasere let, netop er langt mere mobile end andre kræftceller og hurtigere tiltrækkes blodbanerne, som vist på videoen herover.
Skematisk tegning af filopodia fremstød, stimulering ved EGF, og celle flytning.
I denne uges Nature Methods, viser en gruppe under Dr. Eric Betzig så hvor dynamisk og hurtigt filopodia rent faktisk kan være. Gruppen har lavet et mikroskop der kan lave 3D film af levende celler, hvilket er en enestående bedrift. Teknikken sætter os i stand til, at visualisere cellulære processer på en helt ny måde, der forhåbentlig kan føre til nye indsigter i hvordan tumorceller arbejder.
Gruppen har bl.a. optaget film af en såkaldt HeLa celle, en kræftcelle der bruges over laboratorier i hele verden (og hvorom der er skrevet en meget interessant bog).
3D mikroskopi af filopodia på cancer-celle (HeLa linien). Kilde: Planchon et al (2011).
Som filmen viser, så udsender kræftcellen mange filopodia der kontinuerligt trækker sig frem og tilbage. Det er meget imponerende at se hvor hurtig cellen egentlig argere med omgivelserne og jeg kan ikke lade vær med at blive lidt fascineret – og skræmt – af de evner vores celler har.
Gruppen har desuden en række andre film tilgængelig på deres lab-side samt på Nature hjemmesiden som varmt kan anbefales at se.
(Via Allan Dove).
Kilder
Metastase, Den Store Danske, 2011.
Bailly et al (2000), Epidermal Growth Factor Receptor Distribution during Chemotactic Responses, Molecular Biology of the Cell.
Condeelis JS (2001), Lamellipodia in Invasion, Seminares in Cancer Biology.
Sahai et al (2005), Simultaneous imaging of GFP, CFP and collagen in tumors in vivo using multiphoton microscopy, BMC Biotechnology.
Planchon TA et al (2011), Rapid three-dimensional isotropic imaging of living cells using Bessel beam plane illumination, Nature Methods.
For omkring 416 og 359 millioner år siden skete der noget fantastisk – vores fiske-forfædre besluttede sig for at kravle ud af vandet og op på land. Den dag i dag, kan man stadig se sporene fra vores forfædre i vores egne knogler.
Taktaalik, den første fisk der gik på land. Fra Wikipedia.
Akkumuleret viden og lidt stædighed
I mange år var det lidt af et mysterium hvordan dyr havde bevæget sig fra vand og op på land. Ved at undersøge fossiler, gemt i forskellige jordlag, vidste man ca. hvornår transitionen skete, men ikke før Neil Shubin (en palæontolog; læs dino-jæger!) og hans hold besluttede sig for at bruge næsten 8 år på at finde det anatomiske link mellem fisk og landdyr, er det blevet helt klart hvem vores forfædre var eller hvad vi havde arvet fra dem.
På et videnskabeligt hunch, besluttede gruppen sig for at lede efter det evolutionære bindeled i nord Canada. Fra Tiktaalik hjemmeside.
Bevæbnet med viden om at 370 millioner år gammel jord, var tilgængelig for udgravning i den nordlige del af den Canadiske tundra, samt at der var beviser for, at der eksisterede fisk før denne periode og landdyr efter – og ikke så meget andet end det – besluttede holdet sig for, at bruge deres sommer på lidt knogle-jagt. Første forsøg i 1998 endte temmelig skidt, men fordi de troede på det arbejde videnskabsmænd før dem havde lavet, blev de ved med at komme tilbage de følgende somre. Og sørme nok! Efter fire forsøg fandt de i 2004 Tiktaalik roseae, et dyr med markante fiske træk. Men Tiktaalik gemte også på en række hemmeligheder, der for første gang viste hvordan fisk udviklede sig til at kunne gå på land.
Udvikling fra finner til ben - de første 4 er fra fisk, nr. 5 fra Tiktaalik, mens de sidste to er fra landdyr. Fra Shubin et al, Nature 2006.
Vegetariske tøssedrenge fisk
Da forskerne fik skeletten hjem, fandt de nemlig en mellemting mellem en finne og en basal ”arm”, der indeholdte de samme grundknogler som alle mennesker (og andre dyr for den sags skyld) har i dag, men samtidig havde fiskeskæl og lange finner.
Fra fisk til landdyr - Tiktaalik er en hybrid mellem begge, med specielle finner, en hals, ribben og evnen til at kunne trække vejret over vand. Fra Tiktaalik's hjemmeside.
Tiktaalik blev fundet i et område der enten har været en svamp sump eller et vandløb. Efterhånden som dyret har opholdt sig her, har dens finne udviklet sig og langsomt begyndt at virke som en arm, der kunne skubbe Tiktaalik rundt; skelettet viste også tegn på næsebor, lunger og simple ribben, der alle har virket til at understøtte dens vejrtrækning (læs hvordan her), måske som konsekvens af dårlige iltforhold i vandet. Alligevel havde den samtidig gæller og specielle knogler der normalt kendes fra fisk; Tiktaalik er altså en hybrid mellem fisk og landdyr.
Finnen der hjalp os ud af ursumpen. Kilde Tiktaalik hjemmeside.
Efterhånden som den har snuset til luften over vand, er dens luftsystem udviklet og herfra, har det været logisk at komme op på land, væk fra de farlige fisk og hen til næringsrige planter på land.
Din indre fisk
Det der slår mig mest er hvor meget af os selv, man kan genkende i de her dyr. Ta’ finnen fx, som er vist på et billede herunder og sammenlign det med billedet af vores arm. De knogler som for over 300 millioner år siden hjalp Tiktaalik ud af vandet, er (næsten) de samme som vi går rundt og bruger hver dag. Evolution er fantastisk.
370 millioner års udvikling har ikke forandret meget ved vores arm sammenlignet med Tiktaalik's.
Neil Shubin beskriver i glimmerende detaljer en lang række andre træk, vi også har arvet fra vores fiske forfædre i hans bog Your Inner Fish. Den kan varmt anbefales hvis du gerne vil vide noget om dine tip-tip-tip-tip-oldeforældre.
Opdagelsen er også et glimmerende eksempel på hvordan videnskab i høj grad virker – nemlig ved at bygge videre på det arbejde, andre før én har lavet. Er det ikke strålende?
Lighederne er slående! Tiktaalik til venstre, mig til højre. Billedet er taget på Field Museum i Chicago, 2010.
Kilder
“A Devonian tetrapod-like fish and the evolution of the tetrapod body plan”. Daeschler et al, Nature, 2006, 6. april.
”The pectoral fin of Tiktaalik roseae and the origin of the tetrapod limb”. Shubin et al, Nature, 2006, 6. april.
“A firm step from water to land”. Ahlberg & Clack, Nature, 2006, 6. april.
“Your Inner Fish” af Neil Shubin, Vintage Books, 2008.
Tiktaalik roseae hjemmeside.
Wikipedia
Kort over de byer i verden der samarbejde videnskabeligt. Kilde: Olivier H. Beauchesne
Tænk hvis vi kunne bruge immunforsvaret – stimulere det – til at bekæmpe kræftceller, på samme måde som det fx bekæmper en virus-infektion.
Jeg har længe haft lyst til, at gå i dybden med et forskningsprojekt, helst noget i nærheden af hele syntetisk biologi konceptet, så i efteråret søgte jeg efter laboratorier der arbejdede med immunterapi, der netop går ud på, at anvende immunforsvaret til at bekæmpe sygdom med. Et af dem var lokaliseret på MIT i Cambridge, og efter at have finpuset CV’et samt skaffet et par anbefalinger, skrev jeg en kort mail og spurgte om de ville have mig et år. Og nu sidder jeg så i Cambridge og nyder en Harpoon I.P.A.
Det lyder lidt lettere end det var; da jeg søgte ind på medicin, søgte jeg ved alle tre fakulteter i Danmark, for hvis man virkelig vil noget, så nytter det ikke altid noget at være kræsen. Med det i mente brugte jeg en del tid på, at finde forskellige laboratorier og herefter læse de artikler de havde publiceret, for at se om deres arbejde var spændende. Jeg endte med en liste med tre laboratorier som jeg skrev til; et hørte jeg aldrig fra, et skrev at de desværre ikke havde plads og det bedste af dem alle, sagde de gerne ville interviewe mig. Det var i september 2010 og herefter fik jeg travlt med at forberede emigrationen.
Jeg er ikke sikker på, at jeg nogensinde ville have søgt, hvis det ikke var fordi jeg for snart halvandet år siden mødte Morten Sommer. Den gang deltog jeg i iGEM 2009, og vores hold skulle præsenterer vores projekt ved en konference i Boston. Vi tog herover en ugen før og lidt heldigt nåede vi at skrive til Morten og høre om han ville vise rundt i hans laboratorie på Harvard; mødet endte med en lang snak om Boston og fordelene ved at tage sin uddannelse i udlandet. Det var meget inspirerende.
For at forstå hvorfor Boston er en helt speciel by for nørder som mig, så skal man bare kigge på de forskellige ranking-systemer der vurderer universiteter verden over; Times Higher Education har Harvard som nr. 1 og MIT som nr. 3 i verden (selvom alle jo ved, det burde være omvendt), men på top hundrede listen ligger også universiteter som Tuft University, Boston University og University of Massachusetts der alle ligger i eller omkring Boston. Både når det kommer til publikationer i de største journaler og til antal citationer, ligger Boston nr. 1. Jeg er bange for Odense ikke helt kan være med her.
Nu får jeg så lov at lege her et års tid og jeg er spændt. Boston er en dejlig by, campus er utrolig levende og et inspirerende sted at forske. Hvis du tænker på at komme ud i verden, så kan det kun anbefales.
Sperm Wars, originally uploaded by phildesignart.
Nu skal det hele jo ikke blive video og billeder her på bloggen, men denne her tegning var alligevel så sjov (og sand), at jeg synes den skulle deles med verden.
En stor del af debatten omkring molekylærbiologi og syntetisk biologi, drejer sig om sikkerhed; og når man siger sikkerhed i dag, så siger man i virkeligheden terrorisme (lidt har de jo vundet). Spørgsmålet er selvfølgelig om de nye teknologier vi udvikler, som fx syntetisk biologi – og den viden vi får – vil gøre det lettere for terrorister, at gøre os alle til hjernespisende zombier.
Fornylig faldt jeg over Global Catastrophic Risks, en konference arrangeret af Oxford Universitet i 2008, der handlede ikke bare om et altomfattende terrorangreb, men om alle de begivenheder der kunne slå menneskeheden ihjel; fra kæmpe meteorer til cylon angreb. I sandhed et spændende emne!
På hjemmesiden ligger der en meget interessant video af en Ali Nouri der netop handler om krydsfeltet mellem bioteknologi og biosikkerhed, som man kan se i sin helhed her:
Videoen er rigtig god; den giver et godt indblik i nogle af de problemstillinger vi i stigende grad bliver nød til at forholde os overfor og kommer med et par bud på løsninger til sidst.
Den Spanske Syge og biovåben
I videoen nævnes også en række ting, som jeg ikke rigtig synes er så farlige som de bliver gjort til, fx det faktum at DNA sekvensen for den Spanske Syge, influenzaen fra 1918, ligger tilgængelig på nettet. Langt størstedelen af dem der døde den gang, døde af følgesygdomme som pneumoni, der er lette at behandle i dag pga. antibiotika; desuden overses det, at den sekvens vi har, er fra vinteren 1918, hvor en langt mindre virulent streng af influenza var dominant. Den streng der slog størstedelen ihjel hærgede i foråret og kendes ikke.
Personligt er jeg langt mere bange for at nationalstater forsker i at udvikle biovåben, end for terrorister; jeg tror simpelthen det er for besværligt, dyrt og tidskrævende for terrorister, men derfor er det selvfølgelig stadig et vigtigt emne. Props til Oxford for at ligge videoerne ud til fri benyttelse!
