Tagceller

Om myrer og DTU-studerende

Et sjovt studie fra forskere på University of Lausanne i Schweiz er netop blevet offentliggjort. Her markerede man hver enkel myre i en koloni med små ’trackerer’, så man på den måde kunne opsamle detaljeret data om deres myrer-hverdag og således studerer, hvordan myrerne interagerede med hinanden.

Åbenbart findes der tre slags job som myrer i en myretue: myrer der passer de små myrer og dronningen, myrer der holder kolonien ren og myrer der samler føde ind.

Computer-trackede myrer. Billede taget af Alessandro Crespi.

Computer-trackede myrer. Billede taget af Alessandro Crespi.

Studiet minder meget om et lignende forsøg, der også udføres på andre hårdtarbejdende væsner: nemlig på DTU studerende. På SensibleDTU har man givet 150 studerende mobiltelefoner, der så tracker de studerendes gøren og laden. Det er endnu uvist om der også findes tre slags DTU jobs, men forskerne har udgivet et enkelt kort over hvor de studerende har deres gang. Eller også er det en MS Paint tegning, det er svært at se.

GPS tracking af DTU studerende. Billede af Sune Lehmann.

GPS tracking af DTU studerende. Billede af Sune Lehmann.

Måske vi skulle gøre noget lignende med patienter? Vi gør det selvfølgelig allerede lidt for hver enkelt interaktion en fysioterapeut, en sygeplejerske eller en læge har, bliver jo rapporteret i journalerne. Men det fysiske møde, hvor det foregår, tiden det tager og hvor meget en patient egentlig bliver sendt rundt på forskellige afdelinger, ved man vel reelt ikke særlig meget om.

Eller hvad med kroppens celler? Stam-celle forskerne er vist længst fremme med sådanne teknikker – fx ved at markerer celler med nanopartikeler inden de sprøjtes ind i mus; eller med forskellige fluorescens-gener der lyser op i forskellige farve-spektra i levende (gennemsigtige) zebra-fisk som på billedet herunder. Der findes jo også mere gammeldags metode som, at tage organet man er interesseret i ud og farve, med markører der binder til de celler man er interesseret i – jeg har selv brugt temmelig lang tid på sådan et projekt for at undersøge interaktionerne mellem immunceller og kræftceller – men det er jo ikke sådan live og ’real-time’-agtig.

Ved at fluorescens-markerer bestemte celle-typer i gennemsigtige zebrafisk, kan man se hvordan cellerne argerer live.

Ved at fluorescens-markerer bestemte celle-typer i gennemsigtige zebrafisk, kan man se hvordan cellerne argerer live.

Nå – hvad vil jeg med alt det her? Jo, min pointe er egentlig bare, at jo flere data vi får – og tro mig, vi vælter efterhånden rundt i data – jo mere får vi også behov for nye metoder at analyserer dem på. Statistik opfører sig lidt anderledes når man har 9.000.000 datapunkter i stedet for 100. Jeg tror jeg vil på et nyt statistik kursus når jeg er færdig med studierne.

Kilder

Ed Yong, Tracking whole colonies shows ants make career moves, Nature, 2013.
Jakob Møllerhøj, Sådan kommunikerer vi med Facebook, SMS og ansigt til ansigt, Ingeniøren, 2013.
Renaud et al, Studying cell behavior in whole zebrafish embryos by confocal live imaging: application to hematopoietic stem cells, Nature Protocols, 2013.

Video: Tumorcellers bevægelse og evne til metastase

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.

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.

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.

Dendritiske celler fra outer space

Dendritiske celler er en vigtig initiator af kroppens immunforsvar. Cellerne findes i mange organer og tæt ved epitelbarrierer, i hud, næse, lunger og tarmen, så de er tæt på de overgange hvor fremmede organismer vil have let ved at invaderer kroppen.

Blob fra Futurama

Rumvæsnet Blob minder meget om en dendritisk celle - han har lange arme og spiser alt hvad der er fremmede for ham

De dendritiske celler er specialiseret i at opdage fremmede overfladeproteiner og DNA samt forskellige sukkerkæder der er karakteristiske for bakterier. Det sker ved hjælp af cytoplasmiske projektioner, der skanner lokalmiljøet og optager ekstracellulære proteiner. Med arme som et rum-monster, bruges projektionerne til at fagocyttere (læs spise) proteiner omkring den; og gennem receptorer som pattern-recognition og toll-like receptorer på projektionerne, kan cellen genkende bakterier og celler der er inficeret med virus.

Når det sker, så optages mikroorganismen eller et nedbrydningsprodukt herfra, og dele af disse præsenteres som peptider på specialiserede receptorer på dendrit cellen. Peptidet fra den fremmede organisme kaldes et antigen. Herefter bliver dendrit cellen mobil og migrerer til den nærmeste lymfeknude, hvor den præsenterer antigenet for immunforsvarets lymfocytter, der netop bliver filtreret igennem lymfeknuden i store mængder. Lymfocytterne er kroppens krigere; når der bliver aktiveret, deler de sig og angriber de celler, der har samme antigen på deres celle-overflader som de er blevet præsenteret for.

Interaktion mellem en dendrit celle og en T celle lymfocyt

Interaktion mellem en dendrit celle og en T celle lymfocyt. Når T cellens TCR binder til det antigen dendrit cellen præsentere, aktiveres T cellen.

Dendritiske celler præsenterer især antigener overfor kroppens T celler der er en speciel form for lymfocyt; de er hver især unikke på den måde, at de kun kan aktiveres af antigener, der præcis matcher en receptor på deres overflade kaldet T celle receptoren (eller bare TCR). Kroppen producerer derfor millioner af T celler, der alle har forskellige TCR’er, så den er klar til at bekæmpe mange forskellige situationer. Men det betyder omvendt at dendrit cellen skal finde lige præcis den T celle der passer; som at finde en nål i en høstak!

For at finde ud af mere præcist hvordan de dendritiske celler dog bære sig ad med, at finde de rigtig T celler, har forskere optaget videoer i lymfeknuder i mus. Ved hjælp af foton mikroskoper har de målt, at en dendritisk celle bruger sine projektioner til at præsentere antigenet overfor T cellerne, således den er i stand til at skanner flere T celler på en gang. I gennemsnit bruger den 3 minutter overfor hver T celle, og kan derfor præsentere antigenet for op mod 5000 T celler i timen. Check videoen ud, den er simpelthen så imponerende at se!

Dendrit cellen er i grøn, mens de røde celler er T celler.

Man kan ikke lade værd med at blive forbløffet over hvordan det kan lade sig gøre.

Kilder
Behnsen J, Narang P, Hasenberg M, Gunzer F, Bilitewski U, et al. 2007 Environmental Dimensionality Controls the Interaction of Phagocytes with the Pathogenic Fungi Aspergillus fumigatus and Candida albicans. PLoS Pathog 3(2): e13. doi:10.1371/journal.ppat.0030013.

Miller MJ et al. T cell repertoire scanning is promoted by dynamic dendritic cell behavior and random T cell motility in the lymph node. PNAS January 27, 2004 vol. 101 no. 4 998-1003.

Abbas AK, Lichtman AH, Pillai S. Cellular and Molecular Immunology. 2007, 6th edition. Saunders Elsevier.

Lillevang ST, Møller BK. Immunologi – en kortfattet lærebog. 2009, 2. Udgave. FADL’s Forlag.

Billeder af dendrit celle og af TCR-Dendrit celle interaktion fra Wikimedia Commons.

Sæd: celler der ved hvad de vil

Foråret er på vej og der er amoriner i luften! Det betyder forhåbentlig mere kropslig og fysisk omgang med det modsatte køn – så hvilket bedre tidspunkt end nu, til at skrive lidt om sæd på?

Sædceller helt tæt på
Sæd – perfekt sammensætning af fart, form og indhold!

Det mandlige sæd er en forunderlige størrelse – på trods af dets ringe størrelse (bare 0,006 cm.), besidder det stort potentiale, og er en nødvendighed for vores races kontinuerlige overlevelse.

Derfor kan det heller ikke overraske, at sæd er intet mindre end et sandt biologisk vidunder – en perfekt sammensætning af fart, form og indhold! En celle der ved hvad den vil.

Det er også nødvendigt. Det er ingen let sag at begive sig rundt i de kvindelige kønsorganer, og hvis man ikke skal føle sig som Alice i Eventyrland, så kræver det omhyggelige forberedelser.

Sæd dannes i testiklerne

Derfor tager det også godt og vel 74 dage for de mandlige testikler at producerer en sædcelle. Når det går op for én, kan man godt føle sig lidt skyldig – her har man gået og sløset det væk, også viser det sig sørme at kroppen faktisk har brugt lang tid på at lave det. Sikke noget.

I starten af de 74 dage dannes og plejes de begyndende sæd-celler først i de egentlig testikler. Her er millioner af sædproducerende kirtler, der hver danner en lille ‘lagune’ hvor de sender de færdige celler ud i. Og produceret bliver der – omkring 4 millioner i timen fra hver testikel! Til sammenligning producerer kvinden kun ca. 400 befrugtbare æg, i løbet af et helt liv!

Sædceller produceres i de mandlige testikler
De første stadier til sædcellen begynder yderst i kirtlen – efterhånden som de modnes, rykker de ind mod midten, for til sidst at ende i lagunen i midten.

En sædcelle bliver skabt ud fra en stamceller, der har ligget i testiklerne siden man var et lille foster på omkring 5 uger gammel. Disse stamceller – sædcellernes fædre, så at sige – begynder at dele sig når man kommer i pubertet, og producerer på denne måde mange milliarder sædceller undervejs. De celle der skabes af stamcellerne, deler sig mange gange igen, og undervejs bliver det oprindelig DNA mixet godt og grundigt – det færdige resultat er en masse celler, der er genetisk anderledes end den stamcelle de kom fra. Fordi det er tilfældigheder der afgøre hvordan DNA’et bliver mixet – og fordi DNA er så langt – så er der ikke to sædceller der er 100 % genetisk ens.

Og nu vi snakker genetik: hver sædcelle indeholder kun halvdelen af det DNA, der skal til for at skabe fungerende liv. Den anden halvdel ligger og venter over i æg-cellen hos den heldige ovulerende kvinde. I sædcellen ligger der desuden enten et X eller et Y kromosom, som er den samling DNA der afgøre om det kommende barn, bliver en dreng eller en pige – X for piger, Y for drenge. Det er altså alene mandens sæd der afgøre om det bliver en dreng eller pige. Jeg skriver dette fordi jeg engang oplevede en amerikansk professor skælde sin kone ud, fordi hun ikke kunne give ham en dreng – temmelig trist at være gift med en der både er dum og et røvhul.

Sæd modnes i bitestiklerne
Sædcellen skal igennem frygtelig meget, før den er helt parat – mere nøjagtigt et 5 meter langt rør, krøllet sammen i de mandlige testikler!

Men tilbage til det vigtige! Der er nu gået 50 dage, men vores kære ven er ikke kampdygtig endnu. Han kan nemlig ikke bevæge sig. Sædcellerne bliver derfor transporteret fra lagunen i testiklerne og igennem – og hold nu fast! – intet mindre end et 5 meter langt rør, der ligger ved siden af testiklen i det mandlige scrotum (altså pungen)! Det er ren handicap OL, og for en lille fætter på 0,006 cm. uden ben, er det noget af et maratonløb at komme ud på. Turen tager også 14 dage, men i løbet af de dage har sæd-cellerne også udviklet flotte, sexede haler, så de kan begynde at bevæge sig.

Klar til aktion!

Men så går det ellers også stærkt – efter sammenleje (som jo kun må ta’ mellem 7 og 13. minutter åbenbart), transporteres sæden op gennem sædlederen, gennem prostata og ud gennem kalorius – spastiske sammentrækninger i sædlederen gør at sæden sprøjtes op i den kvindelige vagina med betragtelig fart.

Et sted mellem 150 til 600 millioner sædceller skydes af sted, sammen med en god portion af andre stoffer, som skal nære og beskytte dem i det fremmede klima. Øjeblikket de kastes ud, begynder de at svømme – torpedo-style – vildt og voldsomt, i hvad der bedst kan beskrives som en hvirvelstorm i Vesterhavet. Kvindens uterus laver nemlig kraftige kontraktioner, for at hjælpe vores små venner på vej. Det siger sig selv, at det kræver sin celle at overleve den tur.

Blot 5 minutter efter er ræset over, og ca. 50 til 100 af de bedste celler frem til æggelederne. Resten klarede det ikke.

Hvis der er blevet frigivet et æg inden for de sidste par dage, så tiltrækker det sædcellerne. Resten kender vi – sædcellerne prøver at befrugte ægget, men kun én vinder guld. Det øjeblik vores vinder trænger ind i ægget, stiver membranen rundt om ægget, og alle andre holdes uden for. Æg og sæd smelter sammen, generne bliver mixet endnu engang, og opskriften på et nyt unikt liv er klar.

Sædcellerne flokkes omkring det kvindelige æg Sæd penetrerer det kvindelige æg
Mission accomplished! Men kun 50 til 100 af de mange millioner sædceller når frem til ægget – og kun én bliver den heldige vinder.

© 2014 Mike Barnkob

Theme by Anders NorenUp ↑