Till startsida
Göteborgs universitet
Webbkarta
Till innehåll Läs mer om hur kakor används på gu.se

Bananflugor bidrar till förståelse av hjärnan

I årets sista Forskarhörnan berättar GNC:s Inês Sousa om ett forskningsprojekt där bananflugor spelar en central roll för att studera och förstå molekylära aspekter av störningar i hjärnan.

Du har nyligen inlett dina doktorandstudier i Nederländerna. Kan du berätta vad ditt forskningsprojekt handlar om?

- I mitt projekt fokuserar jag på en grupp gener som har relaterats till utvecklingsneurologiska tillstånd/ESSENCE-tillstånd, såsom autismspektrumtillstånd och ADHD, men även språkstörning och intellektuell funktionsnedsättning, och försöker hitta gemensamma mekanismer för dessa tillstånd.

- Jag började arbeta under handledning av Annette Schenck vid Radboud University Medical Centre i Nijmegen, Nederländerna. I detta laboratorium fokuserar man på neurogenetik och utforskar bananflugan Drosophila som en typorganism för att studera och förstå molekylära aspekter av störningar i hjärnan.

Kan du ge oss lite bakgrund till ditt forskningsområde och hur du kom att bli intresserad av detta?

- Som barnläkare vid en utvecklingsneurologisk klinik insåg jag att jag behövde veta mer om vad som var fel med mina patienter för att kunna ge dem bättre behandling. Hjärnan är ett väldigt komplext organ. Lösningar som har varit användbara för att förstå hjärtsjukdomar behöver inte lämpa sig till att förstå neuropsykiatriska tillstånd. Jag kände att det fanns ett behov av en modell som jag kunde använda för att arbeta med dysreglerade gener, skadade neurala nätverk, och som kunde användas för att pröva olika medicinska preparat. Genom en sådan hoppas jag bättre kunna förstå mekanismer bakom störningar och bidra till att erbjuda mina patienter den mest precisa och effektiva behandlingen.

- Efter att ha fört diskussioner med flera professorer, bland annat Christopher Gillberg, började jag arbeta vid Gulbenkian Institute for Science i Portugal, med målsättningen att hitta en sådan modell. Jag förväntade mig att jag skulle använda ett datorteknologiskt verktyg eller ett hjärnavbildningsinstrument som kunde visa mig hur hjärnan skulle fungera på molekylnivå. Jag blev besviken då det visade sig att teknologin ännu inte befinner sig på en sådan nivå och att statistiska analyser i sig inte har tillräcklig power för att avslöja mekanismerna som är involverade i störningar.

Du arbetar med bananflugemodeller (Drosophila). Kan du berätta vad det är och varför bananflugor används som studieobjekt?

- Trots de morfologiska skillnaderna mellan bananflugor och människor delar bananflugor omkring 75 % av sina gener – den mest betydelsefulla delen av genomet – med oss människor. De neurala nätverken hos Drosophila har samma byggstenar som vi och reagerar på ljus, mörker, hunger och stress. Dessutom är signalsubstanser, substanser som ansvarar för kommunikationen mellan nervceller, såsom dopamin, acetylkolin, glutamat och gamma-aminosmörsyra (GABA), i stort sett desamma. Även hormoner såsom insulin eller steroidhormoner, som är delaktiga i övergången från barndom till vuxen ålder, är gemensamma. Molekylära signalsystem kan också ha bevarats. Allt tenderar emellertid att vara enklare hos Drosophila och en gen hos Drosophila motsvaras ofta av en familj av gener hos människor. Bananflugor har färre nervceller, omkring 250 000, jämfört med våra 86 miljarder. Detta kan vara en fördel när man vill undersöka ett så komplext system som nervsystemet och söka efter belägg för olika principer. När vi använder Drosophila för att studera en viss gen som orsakar en sjukdom hos människor, måste vi först tänka på hur lika de båda molekylerna är och vad sannolikheten är att funktionen är densamma hos människan som hos Drosophila. Detta medför också vissa begränsningar när det gäller vilka gener som man faktiskt kan studera med hjälp av denna organism.

Vilken typ av kunskap kan forskning inom detta fält bidra med?

- Drosophila melanogaster har utvecklats under mer än ett sekel som föremål för genetiska studier. Det existerar redan enorma verktygslådor och resurser som är tillgängliga för alla. Det finns t ex samlingar av tusentals flugor som gör det möjligt för oss att inom loppet av endast två eller tre veckor manipulera gener som vi är intresserade av. Flugan har en kort livscykel, är väldigt billig i drift och kommer inte med några ”etiska restriktioner”, vilket gör den till ett oerhört effektivt “verktyg” för att studera effekten av en viss gen på en molekylär signalväg eller ett beteende. På detta sätt kan vi studera hur gener är verksamma och lära oss vad de gör.

- Användning av flugor för att studera beteende är ett nyare fält. Det öppnar upp möjligheter att förstå olika enklare aspekter av neuropsykiatriska tillstånd – som kallas endofenotyper – och försöka koppla dessa till grundläggande neurala kretsar. Vårt laboratorium har erfarenhet av att använda analyser av flugbeteenden såsom motorisk aktivitet, skillnad i dygnsrytm, inlärning och till och med social interaktion

- I mitt projekt studerar jag beteenden som kan vara relevanta för hyperaktivitet och autism. Tidigare genetiska studier relaterade till ADHD som gjorts i vårt laboratorium har funnit ett mönster av nattlig hyperaktivitet hos påverkade djur, med en minskning i den totala mängden sömn. Habituering har beskrivits som en form av inlärning som bevarats oberoende av art och defekter i detta beteende har relaterats till gener med koppling till intellektuell funktionsnedsättning. Jag kommer att använda dessa tester och analys av socialt beteende och försöka förstå om dessa på något sätt kan vara sammanlänkade eller påverkade på olika sätt vid flera genetiska tillstånd. Vi förväntar oss att detta ska göra det möjligt för oss att relatera gener med skadade neurala nätverk, och försöka återställa normalt beteende med hjälp av genetisk och/eller farmakologisk manipulation av vuxna flugor.

Vilka är de potentiella praktiska implikationerna?

- Denna typ av approach är först och främst användbar för att den ökar kunskapen om hur hjärnan fungerar på den molekylära nivån och i andra hand för att den möjliggör specifika tester av medicinska preparat.

- Jag skulle vilja få en djupare förståelse för vilka de gemensamma kärnmekanismerna inom autism och ADHD är. Kanske är några av dessa, såsom sömnstörningar, också vanliga vid andra neuropsykiatriska tillstånd. Genom att studera den molekylära basen för beteende hos flugor vill vi kunna föreslå nya biomarkörer för hjärnaktiviteten hos patienter, som kanske skulle kunna kopplas till deras genetiska bakgrund.

- Med Drosophila har vi möjlighet att med hög genomströmning testa medicinska preparat och koppla behandling till resulterande beteende. Studier av flugor kan t ex förhoppningsvis hjälpa oss att hitta preparat som är effektiva för vissa undergrupper av intellektuella funktionsnedsättningar. Dessa har ofta förbisetts eftersom de ansågs vara resultatet av obotliga hjärnskador. Växande bevis pekar emellertid på en i vissa fall delvis reversibel situation. Att identifiera dessa hos flugor skulle kunna ge oss en bättre möjlighet att pröva behandling på utvalda patienter med intellektuell funktionsnedsättning. I samarbete med kliniska avdelningar görs detta redan för vissa genetiska tillstånd i några projekt i vårt laboratorium.

Av Nanna Gillberg

Sidansvarig: Anna Spyrou|Sidan uppdaterades: 2017-01-03
Dela:

På Göteborgs universitet använder vi kakor (cookies) för att webbplatsen ska fungera på ett bra sätt för dig. Genom att surfa vidare godkänner du att vi använder kakor.  Vad är kakor?