Forskare vid Umeå universitet har lyckats avbilda ett helt mänskligt organ, en bukspottkörtel, i mikroskopisk upplösning.
Ett nyckelorgan för utvecklingen av diabetes, en sjukdom som idag drabbar över en halv miljard människor, är bukspottkörteln. Den innehåller miljontals små cellgrupperingar, s.k. Langerhanska cellöar, som reglerar blodsockernivåerna i kroppen. Öarna innehåller framför allt celler som producerar hormonerna insulin och glukagon. Insulin insöndras i blodet och fungerar ungefär som en nyckel för att låsa upp kroppens celler så att de kan ta upp socker/energi i form av glukos efter en måltid. Glukagon i sin tur frigör glukoslager, då vi behöver tillskott av energi. Dessa båda celltyper kommunicerar även direkt med varandra för att den här regleringen ska fungera.
Doktoranden Joakim Lehrstrand (t.v.) och professor Ulf Ahlgren har samarbetat med professor Olle Korsgren vid Uppsala universitet och medarbetare vid Institutionen för medicinsk och translationell biologi vid Umeå universitet.
– Både insulin- och glukagoncellerna upptäcktes för över hundra år sedan, och man har länge trott att öarna ska innehålla båda celltyperna för att utgöra en fullt fungerande enhet, säger Ulf Ahlgren, professor vid Institutionen för medicinsk och translationell biologi.
Svåra att studera
Då de Langerhanska öarna endast utgör någon enstaka procent av bukspottkörteln, samtidigt som de förekommer i så stor mängd, har de historiskt sätt varit mycket svåra att studera in situ, det vill säga på plats i bukspottkörteln. Forskarna har i de flesta fall fått studera vävnadssnitt som endast ger en tvådimensionell bild av en mycket liten del av organet. Umeåforskarna har använt optiska 3D-tekniker där olika celltyper kan märkas in med färgade antikroppar.
Helt organ i mikroskopisk upplösning
– Genom att dela upp hela organet i mindre delar möjliggör vi för antikropparna att komma dit de ska. Då vi vet var varje bit kommer ifrån kan vi sedan, efter att vi skannat de olika delarna individuellt, “bygga ihop” hela bukspottkörteln igen i en dator. Detta gör att vi kan utföra en uppsjö av beräkningar samt studera vilka celltyper som finns och var, då vi vet 3D-koordinaterna, volymen, formen och andra parametrar för varje infärgat objekt i hela organet.
Forskarna visar nu, förutom nya data om hur de insulinproducerande cellerna är utspridda i bukspottkörteln, att till skillnad från vad man tidigare trott så saknas glukagonproducerande celler i så många som 50 % av de Langerhanska öarna med insulinceller.
Öarnas cellfördelning ojämnare än vad man trott
– Det här var en överraskning för oss, och jag tror att de har resultaten kan ha stor betydelse för diabetesforskningen. För det första visar det att öarna har en mycket mer ojämn sammansättning än man tidigare trott. Det skulle kunna betyda att öar av olika sammansättning kan vara mer eller mindre specialiserade för att svara på olika signaler eller verka i olika ämnesomsättnings-miljöer. Det vill vi naturligtvis hemskt gärna titta närmare på, säger Ulf Ahlgren.
– För det andra så utförs väldigt mycket forskning inom diabetesfältet på isolerade Langerhanska öar från avlidna donatorer. Då vi även visar att den här ojämna sammansättningen till en stor del är kopplad till öarnas storlek, betyder det att resultat från sådana experiment kanske inte fullt ut speglar hur öarna är uppbyggda och fungerar i bukspottkörteln. Det här kan potentiellt ha betydelse även för allt ifrån ö-transplantationer vid typ 1 diabetes till studier där man försöker tillverka Langerhanska öar av stamceller.
Bas för framtida studier
Forskarteamet kommer nu att arbeta vidare för att se om man med de nya metoderna kan avgöra om även andra celltyper i bukspottkörteln bidrar till öarnas uppbyggnad på ett sätt som man inte tidigare känt till. Dessutom ska man studera om det ser ut på liknande sätt i musmodeller, vilket skulle kunna påverka användandet av möss för preklinisk forskning om framför allt diabetes.
– De metoder och den data vi nu publicerar kommer att kunna utgöra en viktig bas för framtida studier av humant material för att bättre kunna förstå vad som händer i bukspottkörteln vid utvecklingen av typ 1 och typ 2 diabetes, men även för sjukdomar som pankreascancer, säger Ulf Ahlgren.
