Reprogrammering av gener under embryoutvikling skaper håp om bedre kreftbehandling

Nye studier ved Avdeling for mikrobiologi har avdekket en helt ny mekanisme for hvordan gener blir slått av og på under tidlig utvikling av embryo. Et viktig bidrag til fremtidig kreftforskning mener Gruppeleder Arne Klungland.

P1011956.jpg

Benyttet banebrytende teknologi: - Både metoden og resultatene vil være avgjørende for hvordan vi i fremtiden kan tilrettelegge for bedre persontilpasset kreftbehandling, sier Gruppeleder Arne Klungland. Fra venstre: Arne Klungland, John Arne Dahl, Adeel Manaf og Yanjiao Li. Foto: Lars Petter Devik.

– Vi har benyttet banebrytende teknologi for å analysere ett og ett egg, og både metoden og resultatene vil være avgjørende for hvordan vi i fremtiden kan tilrettelegge for bedre persontilpasset kreftbehandling, sier han.

Forskningsgruppene som ledes av Arne Klungland og John Arne Dahl har i samarbeid med forskningsgrupper i USA og Danmark avdekket hvordan gener i et lite embryo blir slått av og på. - Siden egg og sperm programmeres for befruktning, celledeling og embryoutvikling studerer vi også hvordan kjønnsceller regulerer genuttrykk da dette vil bidra til å forstå hvordan kreftceller deler og utvikler seg, sier Klungland. (1, 2).

Utviklet metoder for å studere enkeltceller
De siste 10 år har forskningsgruppene ved avdelingen arbeidet med å utvikle metoder for å studere hvordan gener blir slått av og på i et lite embryo. – Det er spesielt utfordrende å studere dette i et embryo hvor det foregår reprogrammering av genene allerede før embryoet deler seg til 2 celler, sier John Arne Dahl som leder gruppen som studerer genregulering under tidlig embryoutvikling.

Arbeidet går ut på å kartlegge såkalte epigenetiske modifiksjoner tilknyttet arvematerialet. Epigenetiske modifikasjoner er små kjemiske forbindelser (som en metylgruppe: CH3) som kan festes nær et spesifikt gen. Dette kan være nok til at et gen blir skrudd av eller på, alt etter hvor modifikasjonen fester seg. I alle cellene finnes det spesifikke enzymer som målrettet setter på, eller tar bort, slike modifikasjoner. Det vil si at modifikasjonene er reverserbare og fungerer som en av/på bryter. 

– Det har vært vanlig å bruke flere millioner celler for å studere slike endringer, men etter mange år med målrettet metodeutvikling er det nå mulig å studere dette i enkeltceller, sier han.

Studiene har så langt identifisert modifiksjoner på histoner (proteiner som binder seg til arvestoffet) som er avgjørende for at embryoet skrur av og på de rette genene allerede på 1- og 2-cellestadiet (3, 4). Dette er krevende studier der det har vært nødvendig med utstrakt internasjonalt samarbeid og assistanse fra flere kjernefasiliteter.


Vil kunne bidra til unik persontilpasset behandling
Til tross for at dette er mekanismer for genregulering som er oppdaget veldig nylig forteller Klungland at det allerede er publiserte flere studier på at de samme mekanismene regulerer utvikling av kreftceller. – I likhet med et embryo må også en kreftcelle dele seg raskt og en kreftcelle vil også kunne differensiere til andre celletyper. Det er allerede flere etablerte målrettede agens mot kreft som påvirker epigenetiske endringer i kreftcellen og det er ventet at dette vil bidra til unik persontilpasset behandling i nær fremtid, sier Klungland.

Forskningsgruppene ved Avdeling for mikrobiologi arbeider også på prosjekter hvor de utfører tilsvarende studier i spesifikke kreftformer.

Ref 1 PMID: 23177736, Ref 2 PMID: 29279410, Ref 3 PMID: 27626377, Ref 4 PMID: 32231309.