LUM - Arkivet

LUM - Lunds universitet meddelar - nr 7 1999

 

Hisnande insyn i mikrokosmos

Forskarna ser direkt hur cellen reagerar

Glaspipetten med den tunna spetsen rör sig långsamt över nervcellens yta. Med minutiös precision styrs den mot en utvald nedslagsplats på cellytan. Spetsen förs in i membranet som ger efter och det blir ett hål, en tusendels millimeter stort. Genom pipetten sprutas det in en läkemedelssubstans i nervcellen. Forskaren följer hela förloppet med ett videomikroskop och en dator registrerar hur cellen reagerar på den främmande substansen.

Scenen är ett litet labb på Wallenberg neurocentrum där docent Fredrik Asztély har satt igång ett försök.

- Den här tekniken kallas patch clamp och med den kan man mäta den elektriska aktiviteten, dvs nervimpulserna, i en enskild cell, förklarar han och demonstrerar labbet som är helt inklätt med datorer, mikroskop och elektroniska mätinstrument. Han delar sin tid mellan patienter på Neurologiska kliniken och forskning vid sektionen för restorativ neurologi på Wallenberg Neurocentrum.

Patch clamp betyder egentligen "hålla fast en lapp". Lappen i Fredrik Asztélys försök utgörs av en membranbit från en nervcell i en skiva av en mushjärna. Skivan, som bara är ca 0.5 mm tjock, är från ett område i hjärnan som heter hippocampus. Nervcellerna där ligger jämnt packade, som en dubbel pärlcollier, och är därför lätta att hitta och identifiera. De är också sårbara och reagerar kraftigt när hjärnan utsätts för ett epileptiskt anfall eller en skada, t ex stroke.

Hålls vid liv

Cellerna hålls levande genom att cellskivan hela tiden genomströmmas av en lösning som ska fungera som hjärnvätska. På detta sätt kan nervcellerna hållas vid liv upp till tolv timmar och forskaren kan se hur de beter sig "i verkligheten". Reaktionerna i form av elektriska signaler, mäts och registreras på en särskild datorskärm.

- Tekniken att studera hjärnan med patch clamp är bara tio år gammal och finns endast på ett fåtal platser i Sverige, förklarar Fredrik Asztély. Att tekniken inte har slagit genom mer beror nog på att den är mycket komplicerad och att det tar tid att sätta upp ett försök. De flesta forskarstuderande föredrar att arbeta med enklare metoder.

- Men det är den bästa metoden att mäta den elektriska aktiviteten i nervcellerna och se hur de kommunicerar med varandra.

En annan lundaforskare som arbetar med patch clamp är Patrik Rorsman, professor i fysiologi. Han forskar om mekanismerna bakom diabetes och använder tekniken till att studera hur insulin frisätts från betacellerna i bukspottkörteln.

Gör glaspipetter

För att studera enskilda celler i detalj fordras kraftfulla mikroskop och avancerade elektriska förstärkare med datorer.

- Vi gör glaspipetterna själva med hjälp av en datorstyrd glasdragare, berättar Fredrik Asztély och tar fram ett millimetertjockt glasrör och programmerar in den önskade spetsstorleken. En eller två mikrometer, dvs tusendels millimeter, är ett vanligt mått på pipettspetsen. Sen sätts pipetten fast i en speciell hållare och kan med mikroskopets och datorns hjälp styras mot den önskade nedslagsplatsen på cellytan.

- Man kan både suga upp ämnen från cellen, t ex genetiskt material och tillsätta ämnen, förklarar han.

Forskarna kan se hur friska nervceller beter sig och jämföra detta med cellaktiviteten vid olika sjukdomar i hjärnan. På Sektionen för restorativ neurologi arbetar man med sjukdomsmodeller för stroke och epilepsi på mus eller råtta. Forskarna kombinerar flera olika tekniker och studerar också de friska och sjuka djurens beteende. De har ofta behandlat djuren på något sätt och vill värdera effekterna.

- Vi arbetar också med sk knock-out-modeller, dvs där någon gen är inaktiverad. Vi ser t ex hur epilepsi utvecklas hos djur där genen för en viss tillväxtfaktor är borta. Ett intressant fynd är att vissa tillväxtfaktorer, neutrofiner, förändrar nervcellernas signalering och vi tror att det kan vara en viktig mekanism för epilepsi. I så fall är det kanske möjligt att bromsa sjukdomen genom att tillföra antikroppar mot neutrofiner.

Migrän

Med patch clamp tekniken är det möjligt att studera hur jonkanalerna förändras vid en skada och hur de påverkas av läkemedel. Genom kanalerna transporteras elektriskt laddade atomer ut och in i cellen. Vid vissa skador, t ex stroke, öppnas en del kanaler på vid gavel och cellen råkar då helt ur balans. Tillståndet leder ofta till celldöd. På senare år har man upptäckt att flera sjukdomar har samband med genetiska defekter i jonkanalerna. Vissa former av epilepsi är typiska "kanalsjukdomar".

När LUM besöker labbet pågår en nationell kurs i patch clamp-tekniken. En av föreläsarna, Henrique von Gersdorff från Portland, fyller på med färska fynd. Forskare har nyligen visat att en form av migrän tycks bero på en medfödd defekt i en kalciumkanal i nervcellerna. Denna plåga kan alltså ha en påvisbar fysiologisk orsak i hjärnans nervceller.

Lund centrum

Patch clamp-förespråkarna vill gärna göra Lund till ett svenskt centrum för denna teknik. Forskarkursen är ett led i den ambitionen.

- Vi som arbetar med tekniken har alla utbildats utomlands, säger Fredrik Asztély. Men vi tycker att utbildningen ska kunna ges här också och då behövs en kritisk massa. Patch clamp är väl etablerad internationellt och då måste vi lära fler att arbeta med tekniken här också.

SOLVEIG STÅHL

Lunds universitet
webmaster@lu.se
1999-09-03