Wallenberg Academy Fellows

Åldras bättre med vitala stamceller

Pekka Katajistos vision är pigga och aktiva 90-åringar. Hans forskning handlar om hur stamceller håller sig unga och alerta. Det har visat sig att de delar sig asymmetriskt för att sortera bort äldre celldelar. Ökad kunskap om dessa mekanismer kan ge oss en friskare ålderdom.

Människans åldrande är ett stort och viktigt forskningsfält inom den medicinska vetenskapen, konstaterar Pekka Katajisto i sitt nya kontor på Novum, Karolinska Institutet i Huddinge.

– Vi dör numera framförallt av åldersrelaterade sjukdomar. De flesta av de sjukdomar som man forskar mycket om idag, exempelvis cancer, har en koppling till åldrande.

Via celldelning förnyas våra celler och vävnader ständigt, vissa snabbare än andra. Med tiden mattas förnyelsen av, vilket leder till att våra organ åldras. Pekka Katajisto forskar om stamceller och åldrande. Han betonar att åldrandet beror på många samverkande faktorer, och forskningen går inte ut på att göra oss odödliga.

– Men jag ser gärna att vi under min karriär kommer på saker som gör att vi kan åldras bättre. Till exempel om vi kan skjuta upp sarcopenia, den förlust av muskelmassa som sker med åldern. Eller bekämpa olika sorters demenssjukdomar.

Asymmetrisk delning

Stamceller är omogna, icke-specialiserade, celler som när de delas bildar två dotterceller, en ny stamcell och en specialiserad cell. Man skiljer på embryonala stamceller, som finns i fostret, och adulta stamceller hos vuxna individer.

Pekka Katajisto studerar adulta stamceller, vars uppgift är att reparera och ersätta skadade celler i våra organ och vävnader. Om det går att hålla stamcellerna fräscha så borde de också kunna fortsätta skapa nya celler längre, resonerar han.

I sina studier har Pekka Katajisto funnit att mitokondrierna, cellernas kraftverk, fördelas asymmetriskt när stamcellerna delas. Resultaten publicerades sommaren 2015 i den vetenskapliga tidskriften Science.

– Vi har visat att den ena dottercellen, den nya stamcellen, får de yngre celldelarna och den andra, specialiserade cellen, får allt som är tveksamt eller skadat. Det här bibehåller stamcellernas vitalitet och funktion.

Stamceller pratar med sin omgivning, vilket har stor betydelse för celldelningen. Pekka Katajisto vill även förstå hur den här interaktionen ändras när vi åldras, och om den går att manipulera.

– Kanske är åldrande inget annat än stamceller som är felinformerade. Granncellerna ger fel vägledning och därför bildar stamcellerna inte längre ny vävnad i den utsträckning som krävs.

Började med polyper


Pekka Katajisto utbildade sig till biolog vid Helsingfors universitet, där han också disputerade. Forskningen handlade då om hur polyper bildas vid olika ärftliga mag- och tarmsjukdomar.

– Jag upptäckte redan då att kommunikationen mellan två celltyper, den glatta muskulaturen och epitelet, det cellskikt som täcker insidan av tarmarna, var viktig.

Som postdoktor vid Whitehead Institute for Biomedical Research på MIT i Boston, USA, fortsatte han studera de här båda frågorna. Labbet Pekka Katajisto tillhörde leddes av professor David Sabatini, som gav honom mycket frihet och tid att tänka. 

– Han uppmanade mig att komma på något helt nytt. Jag har alltid varit intresserad av åldrande, men inte vetat hur jag ska attackera problemet. Efter att ha kliat mig i huvudet ett halvår kom jag på idén om asymmetrisk celldelning. Det har studerats i modellorganismer, men förvånansvärt lite i stamceller från däggdjur.

Mikromiljön guidar

Sedan 2013 leder Pekka Katajisto en forskargrupp vid Institutet för Bioteknologi vid Helsingfors universitet. Sommaren 2015 började han pendla till Stockholm för att, med stöd av Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse, bygga upp en ny forskargrupp på Novum.

– Jag är imponerad av forskningsmiljön här och gläder mig över de möjligheter som bra finansiering och högklassig utrustning skapar. I början samarbetar förstås labben, men mer av forskningen kommer successivt flytta över till Novum.

De samarbetar även med andra forskare på Karolinska Institutet samt med forskare på ETH i Schweiz och Harvard University i USA.

– Nu studerar vi hur asymmetrin i celldelningarna styrs av omgivningen. Vi har funnit att mikromiljön runt cellen guidar det beteendet. Samtidigt försöker vi förstå hur cellerna kan skilja en gammal och sliten mitokondrie från en ung. Vi har ingen aning om hur det går till.

“Fellowsprogrammet ger en enorm möjlighet att bygga nätverk och värdefulla relationer med de andra forskarna. Vi träffas redan utanför de officiella sammankomsterna och har även inlett samarbeten, vilket är väldigt roligt.”

Avancerat labb ger nya förutsättningar

En bit ned i korridoren finns labbet där forskarna studerar levande celler. Det är mörkt därinne. De små mängder av fluorescerande ljus som används för att identifiera gammal mitokondria skulle försvinna i ett upplyst rum.

– Utrustningen vi har tillgång till är fantastiskt bra. Vi kan göra i stort sett allt vi vill nu.

När forskargruppen har lärt sig hur stamcellerna känner igen organellers ålder, kommer de göra cellerna blinda för detta, och se om de kan få vävnader att åldras snabbare. Därefter kommer de skapa en mus som inte kan identifiera åldern på exempelvis mitokondrier, och studera om också den åldras snabbt.

– Det vi har hittat so far är verkligen coolt, men nu vill vi förstå vilken roll dessa mekanismer spelar i åldrandet, säger Pekka Katajisto.

Text Susanne Rosén
Bild Magnus Bergström