Wallenberg Academy Fellows

Drömprojekt om perifera nervceller

Hur bildas egentligen nervceller i våra sinnesorgan, och hur överlever de? François Lallemend studerar bland annat en outforskad celltyp i hörselsnäckan. Han hoppas att hans forskning om nervsystemet ska leda fram till nya generella principer som är giltiga även för andra system i kroppen.

Utan nervsystemet, det fantastiska myllret av nervtrådar som går kors och tvärs genom kroppen, kan vi inte fungera. Via signaler från cirka 100 miljarder nervceller, neuroner, skickas information från våra sinnesorgan och muskler till hjärnan där de bearbetas.

François Lallemend valde att forska om nervsystemet just för att det är så komplext och utmanande.

– Det finns många intressanta frågor inom det här fältet. Hur nervsystemet är formerat är fortfarande en enorm fråga att besvara.

Han använder sig av det perifera nervsystemet som modellsystem i sina studier. Målet är att förstå den molekylära logiken bakom konstruktionen av nervcellskretsar.

– Naturligtvis vet vi en hel del om de faktorer som är inblandade i nervkretsars utveckling, men vår kunskap om hur det fungerar när en mängd nätverk måste samarbeta med mycket hög precision är fortfarande begränsad.

”Jag blev väldigt glad över att få anslaget. Det är en stor konkurrens om det. Anslaget ger helt andra möjligheter. Vi bildar nya nätverk och ett mer stabilt laboratorium. Jag hoppas att det ska leda till att jag lär mig nya saker och kan utforska vetenskapen på ett annorlunda sätt.”

Frågor han tänkt på länge

Intresset för biologi startade i tonåren och på universitetet började François Lallemend fundera på att bli forskare. Han tog två mastersexamina, i biologi och biomedicinsk biologi, vid University of Liège i hemlandet Belgien.

Examensarbetet gav mersmak och François Lallemend började forska om hur nervceller kan skyddas i hörselsnäckan. Efter disputationen ledde forskningen honom till Sverige och professor Patrik Ernfors labb för molekylär neurobiologi på Karolinska Institutet, dit han kom som postdok 2006.

Nu ägnar François Lallemend sig, tack vare stödet från Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse, åt vad han kallar sina drömprojekt.

– Ja, det här är frågor som jag har tänkt på väldigt länge. Den typen av projekt där man har en idé och bara måste utforska den, vad som än händer.

Karakterisering av nervkretsar

François Lallemends forskargrupp studerar bland annat nervcellskretsar i det sensoriska-motoriska nervsystemet. Det består av olika typer av så kallade proprioceptiva sensoriska neuroner, PSN, som överför information om muskelaktivering till de centrala nervcellerna i ryggmärgen. Trots att PSN är nödvändiga för att samordna vår motorik är deras molekylära identitet och organisation i det centrala motorsystemet ännu oklar, förklarar han.

– Vi försöker skapa en helt ny uppsättning metoder för att undersöka hur PSN utvecklas under fosterutvecklingen och utreda hur de sensoriska-motoriska kopplingarna organiseras, samt för att förstå deras roll i vår motorik. Förhoppningen är att studierna på sikt ska ge insikt om de fundamentala principerna bakom formationen av nervsystemet.

Innerörats nervgåta

Ett annat spår forskargruppen fördjupar sig i är utvecklingen av neuroner i hörselsnäckans nervsystem. I hörselsnäckan finns två typer av neuroner och de uppstår samtidigt, berättar François Lallemend. Idag vet man inte vad som skiljer dem åt och han vill gärna vara först med den upptäckten.

– Båda neuronerna kan ses hos vuxna, men vi vet bara funktionen hos typ I.
Jag blev redan som ung forskarstudent intresserad av typ II, vad de gör och hur de fungerar. För en forskare är det rena drömmen att hitta något som ingen annan vet något om.

Han ägnar sig åt grundforskning, men på sikt kan resultaten komma till användning i medicinska behandlingar.

– Nuförtiden försöker man skapa nya neuroner i hörselsnäckan med hjälp av stamceller. Vi behöver veta mer om de två typerna av neuronerna för att kunna förfina metoderna.

Med avancerade apparater försöker forskargruppen isolera neurontyperna och förstå nervcellernas unika identitet på molekylär nivå. Därefter tar de hjälp av möss för att förstå cellernas funktion. Nästa steg är att analysera fysiologin i hörselsystemet genom hörseltester på mössen.

”Once in a lifetime”

François Lallemend ritar schematiskt på ett papper hur de systematiskt går igenom neuronernas utveckling. Från den så kallade progenitorcellen, fasen efter stamcell, till konstruktionen av komplexa nervcellskretsar i ryggmärgens slut. Studierna sker i celler från kycklingägg eller möss i olika utvecklingsstadier.

– Vi vill veta om det redan är definierat i progenitorcellen vad de ska bli för cell, eller om det framförallt beror på den miljö de finns i, att de formas till olika neurontyper.
Och hur klarar de att skicka axoner, nervtrådarna som transporterar signaler till andra celler, till de rätta målen? Här saknas det kunskap idag.

En stor fråga som François Lallemend hoppas kunna lösa, är hur sensoriska neuroner överlever. Här har han en ny teori som ifrågasätter den idag gällande. Om 2-3 år tror han resultaten borde vara klara.

– Teorin om neuronernas överlevnad är fastlagd. Ingen diskuterar den längre. Men jag har gjort små observationer under åren som tyder på annat. Det är vad forskning handlar om. Du börjar ifrågasätta teorin och det är superspännande. Något som kanske bara händer en gång under ditt liv.

Text Susanne Rosén
Bild Magnus Bergström