Sykdomsmodellering ved hjelp av stamceller

Energi kreves for alle cellefunksjoner og mitokondrier produserer energi i stort sett alle celler. Når denne prosessen ikke fungerer kan det oppstå alvorlige sykdommer vi kjenner som mitokondriesykdommer. Professor Bindoff og hans gruppe beskrev tidligere en recessiv ataksi med epilepsi (kjent som MSCA-E) forårsaket av mutasjoner i POLG-genet. Mangel på en dyremodell, og begrenset tilgang til pasientvev, nødvendiggjorde søket etter alternative modeller for å utføre videre studier, f.eks. å finne mulige behandlinger.

Vår forskning brukte menneskelig indusert pluripotent stamcelle-teknologi (hiPSC) for å undersøke sykdomsmekanismer på molekylært nivå; iPSC har både selvfornyelseskapasitet og kan differensieres til alle relevante vev. Vi fokuserte på hjerteceller (kardiomyocytter) for å først utvikle en protokoll for å generere disse fra hiPSC i et mikroplateformat. Dette reduserte både kostnad og arbeidstid, samtidig som det ga bedre inter-eksperimentell uniformitet og presisjon. Slik fikk vi også et system for å kunne overvåke og studere hjertecellens utviklingen in vitro (dvs. i laboratoriet).

Vi differensierte også hiPSC fra pasienter med POLG-sykdom og kontroller mot hjerteceller, og undersøkte mitokondriefunksjon og mitokondrie-DNA-homeostase under transformasjonen. På tross av forventninger og tidligere studier, viste både pasienter og kontroller et drastisk fall av mtDNA-nivået i løpet av differensieringen. Videre viste våre studier også en økning i mitokondrieaktivitet, til tross for reduksjon i mtDNA og mitokondrie mengde. Disse funnene tyder til tross for reduksjonen av mtDNA og mitokondriemengde, at mitokondriemodning skjer i hjerteceller produsert av stamceller, noe som kompenserer for det økte energibehovet som disse celler har.

Personalia
Novin Balafkan er ph.d.-kandidat ved Klinisk institutt 1, Universitet i Bergen. Han har en mastergrad i medisinsk cellebiologi fra Universitetet i Bergen. Forskningen hans fokuserer på mitokondriesykdommer og sykdomsmodellering ved bruk av stamceller. Han er medlem av "Mitochondrial Medicine & Neurogenetics" forskningsgruppe i Bergen ledet av professor Laurence A. Bindoff. Veiledere har vært professor Laurence A. Bindoff, forsker Charalampos Tzoulis og forsker Janniche Torsvik.»