Målet er at gøre det nemmere at screene ny medicin mod lidelser i hjernen, og midlet er en kunstig model af et af kroppen mest effektive forsvarsværker.
På Det Farmaceutiske Fakultet på Københavns Universitet arbejder man på at skabe en såkaldt blod-hjerne-barriere af celler fra kalve og rotter.
Naturen har sørget for, at vi er udstyret med en blod-hjerne-barriere, der beskytter og opretholder det kemiske miljø omkring hjernecellerne. Det betyder, at hjernen er ekstremt selektiv i forhold til, hvilke stoffer den slipper ind - kun udvalgte kemiske forbindelser får lov til at passere.
Barrieren består af blodkar. Men blodkarrerne adskiller sig fra kroppens øvrige, fordi cellerne er bundet så fast sammen, at der ikke er den mindste pore eller sprække i mellem dem. Det er problematisk, fordi man til behandling af Alzheimers syge, og andre lidelser med rod i centralnervesystemet, er nødt til at finde effektive lægemiddelstoffer, der kan passere barrieren uhindret.
No trespassing
Birger Brodin er lektor på Det Farmaceutiske Fakultet, Københavns Universitet. Han leder en forskningsgruppe, der i de sidste ti år har arbejdet med opbygning af kunstigt væv for på den måde at undersøge, hvordan lægemiddelstoffer passerer de forhindringer kroppen lægger ud for at beskytte sig mod fremmede forbindelser.
I øjeblikket er projektet - med specialestuderende Hans Christian Helms som bærende drivkraft - at skabe en kunstig blod-hjerne-barriere i laboratoriet:
»Blod-hjerne-barrieren har en ekstremt indviklet opbygning med sin tredimensionelle struktur af tætte blodkar - den er fysisk tæt, fordi cellerne sidder enormt tæt sammen. Men barrieren er også kemisk tæt, fordi cellerne har nogle heftige transportproteiner, der sørger for, at stoffer der kommer ind i cellerne, øjeblikkeligt bliver smidt ud i blodet igen,« siger Birger Brodin
»Det er et problem, når man forsøger at designe lægemiddelstoffer med virkning på centralnervesystemet - vi har derfor behov for et effektivt screeningsværktøj, der kan tillade os at teste flere stoffer langt hurtigere end i dag.«
»95 procent af alle testede lægemiddelstoffer til behandling af lidelser i centralnervesystemet dumper, fordi de ikke kan passere blod-hjerne-barrieren. Flere og hurtigere tests vil lette arbejdet med at finde morgendagens medicin til behandling af hjernens sygdomme. «
Store udfordringer
Modellen består af endothelceller isoleret fra en kalvehjerne, som plades ud på et filter med tynde huller og dyrkes i næringsmedier. Endothelceller alene er dog ikke nok. Blod-hjerne-barrierens komplekse struktur gør, at man skal føde cellerne med information - ellers opfører de sig ikke som rigtige blod-hjerne-barriere-celler. Derfor dyrkes kalvecellerne sammen med astrocytceller fra rotter.
Astrocytter sørger for kommunikationen mellem cellerne i hjernen - og sender signaler til endothelcellerne, der får dem til at udvikle sig rigtigt.
Hans Christian Helms har været i Holland for at lære, hvordan den komplicerede model sættes op:
»Det sværeste er faktisk at isolere cellerne fra blodårer i kalven uden at beskadige dem - og derefter at dyrke cellerne. Det kræver øvelse at gøre det på præcis samme måde hver gang og dermed opnå en ensartet model. Det vil altid være en besværlig metode, fordi der er to slags celler, som skal isoleres direkte. Cellerne mister hurtigt deres karakteristika - og det er desuden vanskeligt at holde liv i vævet,« fortæller han.
Færre forsøgsdyr
Forskningsgruppen har arbejdet med cellekulturmodeller i de sidste ti år ud fra et ønske om at undgå dyreforsøg - både fordi de er etisk angribelige, men også fordi in vitro-modellerne er væsentligt billigere i drift.
Men den laboratorieskabte blod-hjerne-barriere kan aldrig helt erstatte dyreforsøg - barrieren er først og fremmest en forsimplet model af virkeligheden, der ikke kan hamle op med en rigtig hjernes kompleksitet. Og hvordan er det overhovedet muligt at få mere at vide om den menneskelige hjerne ved at sammenligne resultater med celler fra en ko?
»Der er i virkeligheden stor lighed mellem arterne på cellulært niveau. Ved at prøve sig frem har man fundet ud af, at køer giver de bedste blod-hjerne-barriere-modeller. Der er mange celler at komme efter, og de er gode til at holde på deres karakteristika,« fortæller Birger Brodin.
Hans Christian Helms har kastet sig ud i et særdeles ambitiøst specialeprojekt - men de mange usikkerhedsmomenter gør blot arbejdet mere spændende, synes han:
»Foreløbig er det lykkedes os at isolere celler og opbygge en model, der giver lovende resultater. Men modellen er ikke restriktiv nok endnu. Det er en udfordring at skabe et godt værktøj til at prøvekøre den svære vej gennem kroppens mest avancerede forsvar.«
