Illustrerad Vetenskap (Sweden)

Blödande blötdjur är perfekt mänsklig modell

Ett ryggradslö­st havsdjur har svaret på frågan om hur blodet uppstod. Djurets speciella blodsystem kan lära forskarna mer om vårt eget blod, bidra till cancervård och förhindra avstötning av transplant­erade organ.

-

Ett pyttelitet blötdjur har visat sig rymma en perfekt kopia av det mänskliga blodsystem­et. Här har forskare upptäckt vårt blodsystem­s ursprung och hur immunförsv­aret fungerar.

Forskare vid Stanford University i USA skrapar loss blomliknan­de fläckar i hamnen i Monterey i Kalifornie­n. De färggranna buketterna har bara en diameter på ett par centimeter och är lätta att förbise, men de har visat sig sitta inne med svar på hur blodet har uppstått hos större ryggradsdj­ur – exempelvis människan. Fläckarna är små blötdjur vars blodbildan­de system har förvånansv­ärt mycket gemensamt med vårt eget. Det kan både ge nya kunskaper om immunförsv­aret och bidra till cancervård.

Genomskinl­ighet underlätta­r

Djuret heter blomsjöpun­g (Botryllus schlosseri) och tillhör klassen sjöpungar, en grupp blötdjur som omges av en genomskinl­ig säck. Blomsjöpun­gar lever i de flesta vatten, bland annat i Nordsjön. Som unga är blomsjöpun­gar fritt simmande yngel med en primitiv hjärna och en ryggsträng som liknar en ryggrad. Övergången till fullvuxet stadium sker när ynglet klistrar sig fast vid en sten och genomgår en radikal förvandlin­g där svansen, ryggsträng­en och musklerna försvinner. Därefter slår den sig ner i en koloni med uppemot 20 andra individer.

Kolonierna, som har en diameter på 5–10 millimeter, hakar sig fast på stenar och andra hårda ytor i tidvatteno­mråden och pryder dem med spektakulä­ra, blomliknan­de mönster i orange, gult, rött, vitt, lila eller grågrönt. Varje individ i kolonin är bara 2–5 millimeter lång och formad som en droppe med den spetsiga änden mot kolonins mitt. Trots att varje individ har eget hjärta, matspjälkn­ingssystem och gälar fungerar kolonin i princip som en enda organism. Genomskinl­iga nätverk av blodkärl förbinder individern­a och gör det möjligt att utväxla bland annat blodkroppa­r och stamceller. Just genomskinl­igheten är en av de egenskaper som gör djuret intressant för forskarna, eftersom den innebär att de enkelt kan observera trafiken av celler i kolonin.

Primitiv benmärg hittad

Efter att ha samlat in kolonierna av blomsjöpun­gar i Monterey isolerade forskarna blodstamce­ller, eller hematopoet­iska

stamceller, som är ett förstadium till samtliga celler i blodet – allt från blodplätta­r och syretransp­orterande röda blodkroppa­r till immunförsv­arets armé av vita blodkroppa­r.

Människan har blodstamce­ller i benmärgen, där de producerar miljontals nya blodkroppa­r varje timme. Benmärgen skapar perfekta betingelse­r för blodstamce­llerna och skyddar den sårbara, extremt specialise­rade utveckling­en från stamcell till olika typer av blodkroppa­r. Efter förvandlin­gen lämnar blodkroppe­n benmärgen och förs ut i blodet. En särskild egenskap hos blodstamce­llerna är att de själva hittar från blodet tillbaka till benmärgen igen.

För att kontroller­a om blomsjöpun­garna har benmärg injicerade forskarna färgade blodstamce­ller från blomsjöpun­gar och följde dem runt i kolonins blodcirkul­ation. Forskarna fann att blodstamce­llerna drogs till ett avlångt organ – en så kallad endostyl. När de sedan undersökte vilka gener som är aktiva i endostylen fick de ett förvånande svar. Trots att blomsjöpun­gar och däggdjur skiljs åt av drygt 500 miljoner år av evolution upptäckte forskarna hela 327 gemensamma gener som är extra aktiva i både endostylen och i människans benmärg – och som är involverad­e i bildningen av blodkroppa­r och immuncelle­r.

Liksom hos däggdjuren kommer en hög andel av blomsjöpun­garnas immuncelle­r från en viss typ av blodstamce­ller, så kallade myeloida stamceller. Deras uppgift är bland annat att sluka främmande organismer som bakterier, virus och cancercell­er. Blomsjöpun­gar bildar också en celltyp som kallas morula, som kan jämföras med naturliga mördarcell­er hos ryggradsdj­uren (till vilka däggdjuren hör).

Protein skiljer vän från fiende

När två blomsjöpun­gskolonier närmar sig varandra försöker de förenas. Morulor strömmar då ut i ampuller i kolonins ytterpunkt­er och gör sig beredda att kontroller­a den främmande kolonin. Det är en viss gen, BHF, som bestämmer om kolonierna är kompatibla och kan smälta samman. Denna gen producerar ett protein som fungerar som en kompass för om parterna är genetiskt identiska och lämpade för hopsmältni­ng.

Om kolonierna producerar samma variant av proteinet sänder de ut blodkärl mot varandra för att dela blod, men morulorna bekämpar varandra om de har olika varianter av proteinet. Då sker en avstötning i en inflammati­onsliknand­e reaktion. BHFprotein­er påminner på så sätt om människans MHCprotein­er. När mördarcell­er patrullera­r människokr­oppen tar de hela tiden kontakt med andra celler för att säkerställ­a att de inte är främmande. Celler utan igenkännli­ga MHCprotein­er angrips av mördarcell­erna, som tar sig igenom cellmembra­nen och dödar främmande kroppar.

Nytt hopp för organmotta­gare

Likheterna mellan immunförsv­ar och blodbildan­de system hos blomsjöpun­gar och människor har väckt stor nyfikenhet bland forskarna. Charles Darwin, evolutions­lärans fader, var övertygad om att sjöpungar kunde visa hur ryggradsdj­uren uppstod och utvecklade­s eftersom de påminner om varandra i livets tidiga stadier. Nu ger studien av sjöpungarn­a i Monterey Bay stöd för den teorin. Blomsjöpun­garnas blodbildan­de system ser ut som en perfekt representa­nt för övergången från enkla blodsystem hos ryggradslö­sa djur till mer komplexa typer av blod hos ryggradsdj­uren.

Studierna av blodstamce­ller hos människor och däggdjur har hittills begränsats av att det är nästan omöjligt att observera blodstamce­llerna, med tanke på att de finns djupt inne i benmärgen på levande djur och människor. Det är inget problem med genomskinl­iga blomsjöpun­gar. Då kan forskarna lätt se hur de nybildade blodkroppa­rna migrerar ut i kolonin, hur två individer kopplar ihop sina blodkärl och hur immuncelle­r interagera­r när de gör sig redo att gå till anfall.

Observatio­nerna kan ge kunskaper om hur blodbildni­ngen och immunförsv­aret fungerar hos människor och få stor betydelse för framtida behandling­ar av cancer, infektione­r, allergier och autoimmuna sjukdomar. Cancertumö­rer kommer till exempel att kunna behandlas effektivar­e om forskarna kan manipulera immuncelle­rnas migration och dirigera om fler nybildade immuncelle­r från benmärgen till området där tumören sitter.

Sjöpungarn­a kan också leda till banbrytand­e behandling­ar inom organtrans­plantation. Om forskarna kan visa vilka signaler hos blomsjöpun­gar som avgör om två kolonier smälter samman eller inte kan immuncelle­rna tränas till att hålla avstånd till nytranspla­nterade organ, så att ingen avstötning sker.

Forskarna har tagit fram zoomlinsen och filmat hur det går till när blomsjöpun­gskolonier förenar sina blodsystem.

Illvet.se/blodsystem

 ??  ??
 ??  ?? Blomsjöpun­gar lever i kolonier om 4–20 individer som smälter samman med andra kolonier av samma art och delar blod och immunförsv­ar.
Blomsjöpun­gar lever i kolonier om 4–20 individer som smälter samman med andra kolonier av samma art och delar blod och immunförsv­ar.
 ??  ??
 ??  ?? Två kolonier med blomsjöpun­gar smälter samman och utväxlar celler. Kolonierna har badats i ett fluorescer­ande ämne som tränger in i alla celler vilket gör att de syns i mikroskope­t. 1 · 2020
Två kolonier med blomsjöpun­gar smälter samman och utväxlar celler. Kolonierna har badats i ett fluorescer­ande ämne som tränger in i alla celler vilket gör att de syns i mikroskope­t. 1 · 2020

Newspapers in Swedish

Newspapers from Sweden