Forfattere
I denne artikel vil vi tale om en måde at udforske menneskekroppens indviklede univers på – en online-ressource kaldet Human Protein Atlas. Ved at bruge dette atlas som en slags „kort‟ over menneskekroppen kan forskere spille rollen som moderne opdagelsesrejsende, udstyret med avancerede værktøjer og teknikker. Human Protein Atlas hjælper forskere med at studere biologiske spørgsmål, der involverer kroppens forskellige organer, væv og celler. „Kortene‟ i Human Protein Atlas blev skabt ved hjælp af teknikker, der gør det muligt for forskere at visualisere placeringen af specifikke proteiner i organer og væv. Oplysningerne i atlasset kan være med til at afsløre mekanismerne bag sundhed og sygdom, og her giver vi et par vigtige eksempler på problemer, som forskere kan undersøge ved hjælp af disse „kort‟, nemlig æggeledernes funktion og æggestokkræftens mysterier.
Ligesom vikinger eller andre eventyrere, der udforsker uopdagede dele af verden, studerer forskere kroppen ved hjælp af særlige værktøjer for at forstå alle de dele, der udgør denne fantastiske struktur. De kan se på kroppens store „byggesten‟ – organer som hjertet, lungerne og hjernen, der arbejder sammen om at holde os i live og sunde. Men udforskningen stopper ikke der! Forskere kan zoome endnu længere ind for at studere dybere niveauer af byggesten: væv (figur 1). Væv er grupper af celler, der arbejder sammen om at udføre organernes vitale funktioner, som f.eks. lungevævet, der absorberer ilt, når vi trækker vejret, eller hjertemuskelvævet, der pumper blod gennem vores krop.
Når forskerne går dybere ind i kroppens mysterier, kan de undersøge cellerne, de små byggesten i vævet. Hver celle indeholder en særlig guidebog i form af gener. Generne er tilsammen en „brugsanvisning‟, der fortæller cellerne, hvordan de skal opføre sig, hvilke proteiner at producere, og hvilke funktioner de skal udføre. Proteinerne udfører derefter mange forskellige funktioner afhængigt af, hvor i kroppen og i hvilket væv cellen befinder sig (figur 1).
Forskere i Sverige er ved at opbygge en enorm samling af kort over kroppen kaldet Human Protein Atlas [1]. Dette onlineatlas er gratis for alle at bruge og sikrer, at alle kan deltage i ekspeditionen gennem den fantastiske menneskekrop. Ligesom vikinger, der sejler på ukendte have, bruger forskere atlasset som et nyttigt kort til at finde vej. Ved at finde særligt interessante proteiner kan forskere finde svar på vigtige medicinske spørgsmål, som f.eks. at finde ud af, hvad der kan forårsage problemer som kræft [2, 3].
Kapitlet „Væv‟ i Human Protein Atlas udforsker 44 forskellige typer af normalt menneskeligt væv og hjælper forskerne med at forstå kroppens opbygning [4]. Men hvordan genererer atlasskaberne disse kort? De bruger forskellige teknologier til at skabe levende billeder, der kortlægger placeringen af specifikke proteiner i vores organer og væv.
Forskere bruger flere seje værktøjer til at udforske væv og celler i menneskekroppen. Data indsamlet ved hjælp af nogle af disse værktøjer kan samles i „kortene‟ i Human Protein Atlas.
Først indsamler forskerne ægte menneskevæv fra hospitaler. Vævet kommer fra venlige mennesker, som indvilliger i at hjælpe videnskaben ved at donere deres væv til forskning. Nogle gange indsamles væv under operationer, der udføres, når en patient har brug for behandling eller for at finde ud af, hvad der er galt. Donorernes personlige oplysninger holdes hemmelige for at respektere deres privatliv; derfor ved forskerne på kun nogle få ting om donorerne, f.eks. deres alder. Når forskerne har vævene, opbevarer de dem sikkert i en særlig voksblok, der kaldes en formalinfikseret paraffinindlejret (FFPE) blok. (Figur 2A). Denne blok hjælper med at bevare vævet i lang tid, op til årtier, uden at proteinerne nedbrydes. Forskerne kan derefter skære tynde skiver af vævet, ligesom man skærer en skive ost (figur 2B), lægge skiverne på glasskiver (figur 2C) og se på dem under et mikroskop (figur 2D).
Nu hvor vævene er indsamlet, skal vi undersøge, hvordan de kan bruges til at skabe detaljerede kort over menneskekroppen og dens organer.
I stedet for at studere et væv ad gangen kan forskerne bruge en teknik, der hedder tissue microarrays (TMA) til at undersøge mange vævsprøver på én gang [5]. Forestil dig, at du har mange FFPE-blokke, som hver især indeholder en konserveret vævsprøve fra en anden donor. For at undersøge mange væv effektivt stanser forskerne små kerner, som små cylindre, ud af disse blokke – på samme måde som hvidløg kommer ud af hvert lille hul i en hvidløgspresser. Hver kerne repræsenterer et specifikt væv eller organ. Derefter placerer forskerne disse kerner i en tom voksblok og arrangerer dem i et organiseret gittermønster (figur 2B). Denne blok, som nu består af flere vævsprøver, er TMA’en. Når blokken er klar, kan forskerne skære tynde snit (som skiver af ost) og placere dem på glasskiver til analyse under et mikroskop (figur 2D). Denne tilgang giver forskerne mulighed for at analysere mange vævsprøver på én gang, hvilket gør deres udforskning mere effektiv og hjælper med at gemme dyrebare patientprøver til andre forskningsprojekter.
For at se, hvor specifikke proteiner er placeret i vævsprøver, kan forskere derefter bruge en teknik, der kaldes immunhistokemi (IHC) [5]. IHC bruger molekyler kaldet antistoffer som fungerer som styrede pile, der er præcist designet til at ramme og holde sig til de bestemte proteiner, som forskerne ønsker at finde. Alle antistoffer passer ikke til alle proteiner – de er designet til hver især at finde en bestemt del af et bestemt protein, så forskerne kan vælge, hvilket protein de vil se under mikroskopet ved at bruge et antistof, der passer til det specifikke protein. Når antistofferne finder deres proteinmål, klæber de stærkt og efterlader en brunfarvet plet (figur 2C). Denne farvning er afgørende, fordi den hjælper forskerne med at visualisere, hvor proteinerne findes i vævene [2], og dermed skabe detaljerede kort, der viser, hvor specifikke proteiner er placeret i forskellige organer. Desuden gør IHC det muligt for forskere at afgøre, om et protein er specifikt for et bestemt organ, væv eller celletype, eller om det pågældende protein er til stede flere steder og i flere væv.
I jagten på en dybere forståelse bruger forskere metoder, der går ud over konventionel IHC, så de kan studere flere proteiner samtidig og skabe et endnu mere detaljeret kort [3]. Med en sådan teknik, kaldet multiplex immunofluorescens (mIF) retter forskere sig mod flere proteiner på samme tid ved hjælp af flere antistoffer, hver med en forskellig fluorescerende farve (figur 2C). De fluorescerende farver „lyser‟ flere proteiner op på samme tid i celler og væv, hvilket giver en bedre forståelse af deres placering og funktion (figur 2E). Ved at studere de komplekse interaktioner mellem proteiner kan forskere forstå, hvordan vores celler og væv fungerer, og hvad der sker, når tingene ikke fungerer korrekt. Kræftsvulster kan f.eks. udtrykke andre proteiner end sunde celler, hvilket gør det muligt for forskere at visualisere kræftceller ved at angribe disse specifikke proteiner.
Disse teknikker, som alle er en del af forskerens værktøjskasse, var med til at skabe Human Protein Atlas – en guide til at forstå kroppens arkitektur, som er åben for alle (figur 2F).
Lad os tage på en spændende rejse, hvor forskere bruger deres værktøjer til at udforske menneskekroppen. Disse eksempler er undersøgelser foretaget med de antistoffer og teknikker, der blev brugt til at skabe Human Protein Atlas.
Æggelederne forbinder æggestokkene med livmoderen i det kvindelige forplantningssystem. Hvis man zoomer ind på æggelederens inderside, kan man se særlige celler med små hårlignende strukturer, der kaldes fimrehår. Flimmerhårene hjælper med at flytte æg fra æggestokkene til livmoderen ved at skubbe dem fremad. Hvis et befrugtet æg når frem til livmoderen, kan det blive til en baby. Forskere bruger et visningsværktøj som mIF til at studere proteinerne i æggeledercellerne for at forstå, hvordan de samarbejder om at tage sig af æggene. Hvert protein i de cilierede celler har sin egen farve i denne teknik, så forskerne kan kortlægge de forskellige dele af cellerne for at forstå, hvordan de arbejder sammen, og dermed forstå cellernes struktur (figur 3A).
Æggestokkene er en anden del af det kvindelige forplantningssystem, som ligger for enden af æggelederne. Kræft i æggestokkene er en alvorlig form for kræft, hvor cellerne i æggestokkene begynder at dele sig på en ukontrolleret måde. Symptomerne er vage, hvilket gør denne kræfttype svær at opdage. Ved hjælp af værktøjer som mIF kan forskere se kræftceller sprede sig som angribere (figur 3B), men de kan også spotte celler fra immunsystemet kæmper tilbage for at beskytte kroppen mod kræftcellerne!
Konklusionen er, at udforskningen af kroppens opbygning på mikroskopisk niveau afslører dens fascinerende arkitektur. Forskere kan som opdagelsesrejsende bruge Human Protein Atlas som en guide til at afkode sundheds- og sygdomsmysterier og øge forståelsen af, hvordan celler og proteiner fungerer. Forhåbentlig vil Human Protein Atlas fortsætte med at bidrage til vigtige opdagelser og bane vejen for en sundere fremtid.
Proteiner: Små byggesten i livet, som udfører mange vigtige opgaver i vores kroppe, f.eks. at hjælpe os med at vokse, holde os sunde og bekæmpe sygdomme.
Formalin-fikseret paraffin-indlejret (FFPE) blok: En måde at opbevare vævsprøver i „voks‟ og bevare deres struktur. De kan opbevares på denne måde i årtier.
Vævsmikroarrays: En voksblok, der indeholder mange forskellige prøver. Det gør det muligt for forskere at studere mange forskellige prøver og/eller væv på samme tid.
Immunohisto-kemi: En teknik, som forskere bruger til at farve proteiner ved hjælp af antistoffer, så de kan se proteinerne under et særligt mikroskop.
Antistoffer: Molekyler, der klæber til specifikke proteiner i væv og hjælper forskere med at finde og studere disse proteiner. Antistoffer er en normal del af immunsystemet, som forskere har lært at bruge i deres eksperimenter.
Multiplex immunofluorescens: ↑ Denne teknik gør det muligt at se mange forskellige proteiner på samme tid, hvilket giver forskerne mulighed for at få en endnu dybere forståelse af strukturen i celler og væv.
Immunsystemet: ↑ Kroppens forsvarsteam, der beskytter os mod dårlige bakterier og sygdom.
[1] Digre, A., og Lindskog, C. 2023. Det menneskelige proteinatlas – Integreret omik til enkeltcellekortlægning af det menneskelige proteom. Prot. Sci. 32:e4562. doi: 10.1002/pro.4562
[2] Hikmet, F., Méar, L., Edvinsson, Å., Micke, P., Uhlén, M. og Lindskog, C. 2020. Proteinekspressionsprofilen for ACE2 i humane væv. Mol. Syst. Biol. 16:e9610. doi: 10.15252/msb.20209610
[3] Méar, L., Hao, X., Hikmet, F., Damdimopoulou, P., Rodriguez-Wallberg, K. A., and Lindskog, C. 2024. Transkriptomik og rumlig proteomik til opdagelse og validering af manglende proteiner i den menneskelige æggestok. J. Proteome Res. 23:238-248. doi: 10.1021/acs.jproteome.3c00545
[4] Uhlén, M., Fagerberg, L., Hallström, B. M., Lindskog, C., Oksvold, P., Mardinoglu, A., et al. 2015. Vævsbaseret kort over det menneskelige proteom. Science 347:1260419. doi: 10.1126/science.1260419
[5] Kampf, C., Olsson, I., Ryberg, U., Sjöstedt, E. og Pontén, F. 2012. Produktion af vævsmikroarrays, immunhistokemisk farvning og digitalisering inden for det humane proteinatlas. JoVE 2012:3620. doi: 10.3791/3620-v
Når du læser disse ord, er hundredvis af millioner af nerveceller elektrisk og kemisk aktive i din hjerne. Denne aktivitet gør det muligt for dig at genkende ord, fornemme verden, lære, nyde og skabe nye ting og være nysgerrig på verden omkring dig. Faktisk er vores hjerner – Homo sapiens‚ – de mest fascinerende fysiske substanser, der nogensinde er opstået på jorden for ca. 200.000 år siden. Hjernen er så nysgerrig og ambitiøs, at den stræber efter at forstå sig selv og helbrede sine skrøbelige elementer, når den bliver syg. Men på trods af de seneste vigtige fremskridt inden for hjerneforskningen ved vi stadig ikke, hvordan vi skal lægge brikkerne i hjernens puslespil. Det er på grund af dette, at der for nylig er startet flere store hjerneforskningsprojekter rundt om i verden. Vi deltager i et af dem – Human Brain Project (HBP) [1]. Hovedformålet er systematisk at katalogisere alt, hvad vi ved om hjernen, at udvikle geniale eksperimentelle og teoretiske metoder til at undersøge hjernen og at sammensætte alt, hvad vi har lært, til en computermodel af hjernen. Alt dette er muligt, da vores hjerne selv har designet kraftfulde computere, internettet og sofistikerede matematik- og softwareværktøjer, som snart vil være kraftfulde nok til at modellere noget så komplekst som den menneskelige hjerne i computeren. Dette projekt vil give en ny og dybere forståelse af vores hjerne, hjælpe os med at udvikle bedre kure mod dens sygdomme og i sidste ende også lære os, hvordan vi kan bygge smartere, lærende computere. Det vigtige er, at vores hjerne kun har brug for et par måltider om dagen (og måske lidt ekstra slik) for at klare det hele – det er meget mere energieffektivt end selv en simpel computer. Lad os så fortælle dig historien om HBP.
…
Vidste du, at læger kigger på tusindvis af menneskers hjerner hver dag? På hospitaler over hele landet kigger vi ind i patienternes hjerner for at se, om noget er gået galt, så vi kan forstå, hvordan vi kan hjælpe med at behandle den enkelte patients tilstand. Hjerneafbildningsteknologi spiller en vigtig rolle i at hjælpe læger med at diagnosticere og behandle tilstande som hjerneskader . Bag kulisserne er der særlige kameraer, som giver os mulighed for at se dybt ind i patienternes hjerner hver dag.
…
Hjernen har fascineret os i umindelige tider. Nogle af de første seriøse diskussioner om den menneskelige hjerne startede i det gamle Egypten, hvor kongen af Alexandria tillod dissektioner af forbrydere i levende live for at studere menneskets anatomi [1]. De, der udførte dissektionerne, åbnede kranieknoglen og så hjernen i levende live. Da de skar gennem hjernen, opdagede de store rum inde i den. Disse rum var forbundet med hinanden som kamre i et hus. De var også fyldt med en unik, krystalklar væske, som vi nu kender som cerebrospinalvæske eller hjernevæske. De var så begejstrede for dette fund! De troede, at menneskelige sjæl befinder sig i disse væskefyldte kamre. De forsøgte at forstå, hvordan væsken bevæger sig på tværs af disse kamre, fordi de troede, at det kunne forklare, hvordan det menneskelige sind fungerer.
…
Vidste du, at den mad, du spiser, påvirker dit helbred? Vigtigst af alt kan det, du spiser, have en negativ effekt på det mest komplekse organ i din krop: din hjerne! Utroligt nok påvirker den mad, du spiser, neuronerne, som er de vigtigste celler i hjernen. I hjernen forårsager en usund kost, der er rig på fedt og sukker, betændelse i neuroner og hæmmer dannelsen af nye neuroner. Det kan påvirke den måde, hjernen fungerer på, og bidrage til hjernesygdomme som depression. På den anden side er en kost, der indeholder sunde næringsstoffer som f.eks. omega-3-fedtsyrer, gavnlig for hjernens sundhed. En sådan kost forbedrer dannelsen af neuroner og fører til forbedret tænkning, opmærksomhed og hukommelse. Alt i alt gør en sund kost hjernen glad, så vi bør alle være opmærksomme på, hvad vi spiser.
…Få inspiration og viden om praksis og cases, evidens og forskning, kurser, netværksmøder og vores Læringsplatform – alt sammen til at styrke din faglige udvikling.
Du kan til enhver tid trække dit samtykke tilbage ved at afmelde dig nyhedsmailen.
Du modtager om et øjeblik en e-mail med et link, hvor du bekræfter tilmeldingen.
Med venlig hilsen
MiLife
