■ TEMA: HJERNETRANSPLANTASJON SYN MOTORIKK TALE HUKOMMELSE/ STEDSANS <strong>Jakten</strong> <strong>på</strong> <strong>hjerneprotesen</strong> Reservedeler til hjernen – er det mulig? Og vil vi ha dem? Av Hege J. Tunstad. Illustrasjon: Geir Mogen og Alexander Somma 30 gemini • nr. 4 • desember 2011 gemini • nr. 4 • desember 2011 31
Foto: photos.com FAKTA: Erstatningsdeler til menneskekroppen er en eldgammel del av den medisinske vitenskapen. Både trebein, løshår og juksetenner fantes for tusenvis av år siden. I vår egen tid forventer vi å få skiftet ut hofteledd, hornhinner og hjerteklaffer når det trengs. Gjenstår det mest kompliserte organet av alle: hjernen. Hjernesykdommer koster Norge 78 milliarder kroner hvert år, og mer vil det trolig bli når eldrebølgen slår inn for fullt. Arbeidet med å utvikle reservedeler til hjernen er for lengst i gang. Det er ikke nødvendigvis så mange år til du blir nødt til å tenke tanken: Hvis en av dine kjære rammes av sykdom eller skade i hjernen, eller blir født med en hjernesykdom – ville du da byttet ut en del av hennes hjerne, hvis det var mulig? Og ville hun fortsatt være den samme? Mesteparten av sommeren 2011 tilbrakte jeg <strong>på</strong> et svett stolsete, ved siden av en sykeseng. Der lå et kjært familiemedlem som var overlatt til det beste St. Olavs Hospital kunne by <strong>på</strong>. En operasjon gikk ikke helt som forventet, og lenge hang livet og forstanden i en tynn tråd – det vil si i plastrør med blod, medisiner og surstoff. Da bevisstheten hos pasienten sakte kom tilbake, kom også usikkerheten hos oss <strong>på</strong>rørende: Ville han bli frisk igjen? Og ville han være den samme gamle? Når dine nærmeste rammes av sykdom eller skade, vil du ofte søke enhver form for behandling. Ingen stiller spørsmål ved å bruke medisiner som virker inn <strong>på</strong> hjernen – men hva med en liten transplantasjon? Ville du gitt din gamle far ny stedsans i bytte mot nerveceller som var rammet av begynnende demenssykdom? Hva med hukommelsen? Når korttidshukommelsen svikter, ville det være noe galt i å sette inn en bunt med nerveceller som kan gi tilbake funksjonen? Drømmer vi, eller er reservedeler til hjernen nærmere enn vi tror? Er hjernetransplantasjon rett rundt hjørnet? Med mitt familiemedlem gikk det bra til slutt. Men spørsmålene forsvant ikke. Jeg bestemmer meg for å jakte <strong>på</strong> reservedeler til hjernen. NY START MED HJERNEPROTESE Ville du gitt din gamle far ny stedsans i bytte mot nerveceller som var rammet av begynnende demens? Når korttidshukommelsen svikter, vil det være galt å sette inn en bunt med nerveceller som kan gi tilbake funksjonen, eller bråstarte læringsevnen? GASSPEDAL OG BREMSEKLOSS • Jeg har hørt at hjernen har et ekstra beskyttelsesnivå og vil først snakke med en dame som kan si noe om hjernen og immunsystemet. Carla Shatz er professor i nevrobiologi <strong>på</strong> Stanford University i USA. Hun var den som oppdaget at også nervecellene produserer de molekylene som kroppens immunforsvar bruker for å kjenne igjen fiender. Jeg har misforstått dette med beskyttelsesnivået, skal det vise seg, og skal få den første av flere overraskelser i jakten <strong>på</strong> <strong>hjerneprotesen</strong>. Shatz og hennes kollegaer har satt seg som mål å finne ut hvordan vår erfaring <strong>på</strong>virker utviklingen av nervesystemet. Gjennom studier av synssystemet har de funnet ut at nettopp de genene som brukes i immun forsvaret i kroppen, er selve bryterne som regulerer utviklingen og tilpasningen av sammenkoblingene i hjernen. – I utgangspunktet har vi trodd at hjernen var såkalt immunprivilegert, forteller Shatz. – Altså at hjernen ikke uttrykker et sånt immunforsvar som kroppen gjør. Sånn sett skulle det faktisk være enklere å transplantere vev inn i hjernen enn resten av kroppen. Men så oppdaget vi at hjernen likevel produserer det som heter MHC klasse 1-molekyler. Forskjellen er at i hjernen brukes de ikke <strong>på</strong> samme måte som i kroppen. – Dette genet, MHC, fungerer sånn at hvis du slår det av, så er det som å ta bort en bremsekloss <strong>på</strong> læringen, forklarer hun. – Og i de dyreforsøkene vi har gjort så langt, blir det vi kaller plastisiteten, hjernens evne til nye koblinger, mye større når vi fjerner MHC-bremseklossen. Det gjelder også hos eldre dyr. NYE CELLER, NYTT LIV • Shatz forklarer at når de har fått komplett oversikt over gasspedalene og bremseklossene i dette systemet i hjernen, så kan man kanskje bråstarte læringsevnen også hos eldre. – Hva om vi kunne gi en slagpasient en pille som ga hjernen muligheten til å lære <strong>på</strong> nytt? La de områdene som ikke er rammet av slaget, koble seg om og ta over funksjonene til det slagrammede området? sier hun. – Eller tenk <strong>på</strong> barn med cerebral parese som har nedsatt læringsevne. Hva om de kunne få regulert opp læringsevnen sin og få et bedre liv? Ville ikke det vært fantastisk, spør hun. Jeg kan jo ikke være uenig. Alt dette kan skje i framtiden, tror Shatz. For pasienter kan det bli aktuelt å bruke en blanding av spesialiserte stamceller i kombinasjon med medikamenter. Dette kan bedre hjernens koblingsevne for å få de nye nervesystemene til å passe inn med de eksisterende. Allerede i 1998 ble det gjort forsøk der en parkinsonpasient fikk satt inn nye celler i hjernen. Disse nye cellene skulle erstatte gamle som ikke lenger ville produsere signalstoffet dopamin. Dette ble begynnelsen <strong>på</strong> nervecelletrans- BIOPRINTERENS INNTOGMARSJ Hjerneforsker Ioanna Sandvig ved <strong>NTNU</strong> kan se for seg at vi i framtiden kan printe ut erstatningsbiter til det skadede området. plantasjon, og hadde brukbare resultater, men også en del bivirkninger. Da er det kanskje ikke så enkelt som bare å sette inn friske og arbeidsomme celler? DRØMMEN OM EN BIOPRINTER • I jakten <strong>på</strong> svar vil tilfeldigheter at jeg kommer i kontakt med den greskfødte hjerneforskeren Ioanna Sandvig. Hun omskolerte seg i sin tid fra økonom til biolog, ved Imperial College i England, etter å ha oppdaget sin kjærlighet til nevrobiologi og til en norsk forsker. Sandvig har nettopp levert sin doktorgradsavhandling i nevrovitenskap, <strong>på</strong> <strong>NTNU</strong>. Jeg møter henne <strong>på</strong> MR-senteret, den lille røde blokka bak de store nye byggene <strong>på</strong> St. Olavs Hospital. Hun åpner et perspektiv <strong>på</strong> reservedeler til hjernen som jeg ikke har hatt fantasi til å tenke <strong>på</strong>. – En gang i framtiden, jeg aner ikke når, men det er jo dette vi jobber fram mot, begynner hun, – da kan jeg se for meg at en pasient kommer inn med for eksempel en akutt hjerneskade, og blir sendt til skanning. Samtidig tar vi en hudprøve eller i hvert fall en eller annen celleprøve. Dette gir oss den genetiske informasjonen som gjør det mulig å designe celler fra grunnen, som matcher pasienten perfekt. Så får vi et tredimensjonalt bilde av skaden fra skanningen. Deretter sender vi denne informasjonen til en bioprinter som kan trykke ut en erstatningsbit til det skadede området. Jaha, tenker jeg, temmelig satt ut. La gå at det i USA faktisk finnes «skrivere» som kan trykke ut nylaget hud til skadde soldater i krig. Det er det mulig å se for seg. Men er det virkelig sannsynlig at vi kan få skreddersydde hjernebiter? Sandvig roer meg ned med at det nok vil gå flere tiår før vi kan se snurten av så spesialtilpasset hjelp. Men <strong>på</strong> veien dit er det både mye å lære og mange gåter å løse. ALGINATLIVMOR FOR HJERNECELLER • Selv har Ioanna Sandvig og dem hun jobber sammen med, fokusert <strong>på</strong> hvordan man kan få synsnerven til å vokse sammen igjen hvis den blir skadet. Det er vanskeligere enn man skulle tro, å få til reparasjoner inne i hjernen. Nervene skal ikke bare lappes sammen, men er også avhengige av et avansert støttesystem. Forskeren sammenligner det med en bil som skal krysse en vei som er ødelagt av flom. – Hvis veien er gått i stykker, hjelper det ikke å fylle bensin <strong>på</strong> bilen, sier hun. – Det må grunn- arbeid til før man kan legge asfalt, og først da kan bilen settes i gang igjen. Sånn er det også med nerver som går i stykker. Både nerven og alt som er rundt, må pleies, i riktig rekkefølge. Det er utrolig komplisert. Det er ikke nok å stille med de rette erstatningscellene. På Medical Imaging Laboratory (MI-lab) ved <strong>NTNU</strong>, der hun arbeider, har de et bredt samarbeid med mange andre fagmiljøer. I samarbeid med alginatforskere utvikler de nå små alginatkuler som har et mykt, støttende miljø inne i seg, med massevis av nærende og styrende stoffer for nerveceller eller andre celletyper som skal vokse opp. – Disse bitte små kulene er som små livmorer for cellene, forteller Sandvig. – Cellene får et oppvekstmiljø som er optimalt. Da øker sjansen veldig for at de overlever når de settes inn i hjernen igjen. På MI-lab følger de opp de nydyrkede cellene nøye med forskjellige MR-bildeteknikker. – En type bilder følger utviklingen til cellene vi setter inn. En annen type følger med <strong>på</strong> om de avrevne nervetrådene begynner å skyte nye skudd og vokse. Så vi kan følge med og overvåke vokseprosessen nøye, forklarer Sandvig. Jeg lurer <strong>på</strong> om hun skal lage formstøpte celleklumper snart. Og om hun tror <strong>på</strong> reservedeler til hjernen. Svaret er kontant: – Det er nok mange tiår før vi er der. Men vi kommer dit! TEMA: HJERNETRANSPLANTASJON ■ NANOPARTIKLER • Om noen tiår, ja. Det er vel omtrent da eldrebølgen slår inn over oss med full tyngde. I 2050 vil det være nærmere 160 000 mennesker med demens i Norge, hvis statistikerne får rett. Det er godt over dobbelt så mange som i dag. Som skal dele <strong>på</strong> sykepleiere, sykehjemsplasser og helsekroner. De fleste som utvikler demens, får Alzheimers sykdom. Den oppdages som regel ved at stedsansen og korttidshukommelsen forverres drastisk. I Trondheim har vi en gruppe hjerneforskere som har jobbet i lengre tid med å kartlegge nettopp disse egenskapene i hjernen, i minste detalj. May-Britt og Edvard Moser er nestleder og leder ved Kavli Institute for Systems Neuroscience <strong>på</strong> <strong>NTNU</strong>. Deres forskning har vist hvordan nervecellene i et bestemt område i hjernen både lagrer minner, gjør lignende minner ulike, hvordan vi henter dem fram igjen, og hvordan det hele kobles sammen med stedsansen – som de også har avslørt grunnprinsippene for. Men hva tror de om mulighetene for å erstatte ødelagte deler av hjernen med nye? – Transplantasjon har jo lenge blitt utført i form av såkalte grafts, forteller Edvard Moser. – Man setter for eksempel inn stamceller i hjernen hos pasienter med Parkinsons sykdom. Så det å korrigere for sviktende funksjon gjør vi allerede. Vi ser stadig oftere eksempler <strong>på</strong> at elektroniske proteser samarbeider med nervesystemet, eksempelvis sneglehusimplantat i øret og mekaniske hender. Kanskje man etter hvert kan fylle hjernen med funksjonell elektronikk? – Vi kan nok få hjernevev til å interagere med elektroniske kretser, sier Moser. – Men jeg ser ikke helt for meg grensesnittet ennå. Generelt kan vi si at jo mer spesifikke oppgaver og jo færre celler og funksjoner som er involvert, NYE NERVECELLER PÅ VEI Om synsnerven blir skadet, er det ikke bare å stille med erstatningsceller. MI-lab og alginatforskere ved <strong>NTNU</strong> samarbeider om å utvikle små alginatkuler som fungerer som livmorer. De gir nærende stoffer i et mykt, støttende miljø til nye nerveceller som skal vokse opp. Med ulike MR-bildeteknikker overvåkes vokseprosessen nøye. Til høyre et MR-bilde av en skadet rottessynsnerve (røde piler) med nye nerveceller som følges nøye av forskere (hvit pil). 32 gemini • nr. 4 • desember 2011 gemini • nr. 4 • desember 2011 33
Change language