Wallenberg Scholars

Kärnsprängningar ger hjärnforskare unika möjligheter

Det är värsta deckarjobbet«. Så betecknar Jonas Frisén sitt liv som forskare. Med hjälp av kolisotoper från provsprängningar av kärnvapen, daterar han nervceller i den mänskliga hjärnan. Många av resultaten överraskar – bland annat att 90-åringar bildar nya nervceller i hippocampus, en del av hjärnan som är viktig för minnet.

Precis vid ingången till laboratoriet står ett skåp fullt med tomma champagneflaskor. Det är minnen från alla framgångar som Jonas Friséns forskargrupp har firat. Storleken på flaskan visar hur mycket blod, svett och tårar som projektet har krävt. Och snart är det dags för en ny flaska, modell magnum.

Tio års strävan har äntligen gett resultat: gruppen har lyckats mäta hur mycket nervceller som nybildas i människans hippocampus. Den brukar kallas »porten till minnet« eftersom den bland annat sorterar ut vilken information som ska gå till långtidslagring.

− De senaste månaderna har varit otroligt spännande. Vi har samlat tillräckligt mycket data för att kunna göra analyser och modellera. Det är lite som att öppna julklappar, säger en nöjd professor i stamcellsforskning.

Möss är inte människor

Mot slutet av 1990-talet var däremot Jonas Frisén ganska frustrerad. Den kunskap som hans forskargrupp fick fram om hjärnans nervcellsnybildning gällde egentligen bara gnagare.

Det gick inte att göra samma experiment på människor. Kemikalierna var för giftiga och metoderna ställde krav som var etiskt ohållbara.

Så han började fundera – hur kunde de göra istället?
På något vis behövde forskargruppen kunna bestämma vilket år nervceller i hjärnan har formats. Tankarna gick till arkeologin, där forskare daterar både skelett och papyrusrullar med hjälp av kol 14-metoden. Ju mer av isotopen kol-14 någonting innehåller, desto yngre är saken.

− Men det var en naiv tanke. Halveringstiden för kol-14 är 6 000 år. Det är en fasligt lång tid ur en cells perspektiv, säger Jonas Frisén.

I forskningslitteraturen snubblade han dock över något annat intressant: att provsprängningar av kärnvapen har förändrat kol-14-halterna i atmosfären. Mängderna fördubblades när världens kärnvapennationer mellan 1955 och 1963 detonerade hundratals laddningar. Sedan kom ett förbud och kol-14-halterna har återigen börjat sjunka mot normala nivåer.

Kärnsprängningar påverkar våra gener

En tanke mognade sakta fram. Kunde man använda atmosfärens varierande halter av kol-14 för att datera celler?
När en cell delar sig kopieras alla gener till dottercellen. Gener består av DNA, en molekyl som till stor del byggs av kolatomer. Kol-14-halten i en nervcells DNA borde alltså spegla exakt vilket år efter 1955 som den har formats.

Tanken var vild och Jonas Frisén skulle behöva röra sig utanför sina vanliga jaktmarker för att ro den i hamn. Studier av kol-14 kräver kärnfysik och stora acceleratorer.

− Sådana här okonventionella projekt brukar inte välkomnas av forskningsfinansiärer. Folk tvivlar på att man får till det, säger Jonas Frisén.

Men tack vare ett anslag från Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse fick han möjlighet att testa idéns bärkraft.

”Wallenberg Scholaranslaget har varit oerhört värdefullt för att kunna starta nya och långsiktiga projekt. God finansiering över lång tid ger en stor vetenskaplig frihet, vilket gör att man kan ta ut svängarna lite mer och pröva nya tankar.”

Redan tre år senare hade den prestigefyllda tidskriften Cell en bild av ett klassiskt svampmoln från en kärnsprängning på framsidan. Jonas Friséns forskagrupp hade då lyckats analysera åldern på hjärnbarkens nervceller. Vid den tiden debatterades det intensivt om nervceller nybildas i hjärnbarken. Men resultatet var tydligt – nervceller i människans hjärnbark är lika gamla som personen. De nybildas alltså inte efter födelsen.

Resultat som förvånar

Mer förvånad blev Jonas Frisén när forskargruppen lyckades mäta kol-14-halterna i luktbulben år 2009. Försök visar att det finns två ställen i hjärnan hos alla däggdjur där nervceller nybildas: i hippocampus och i luktbulben. Men hos människor verkar det fungera annorlunda.

− När data började trilla in upptäckte vi till vår stora förvåning att koncentrationerna av kol-14 motsvarade de som fanns i atmosfären när personerna föddes. Det hade jag inte förväntat mig, säger han.

De dagsfärska analyserna av hippocampus rymmer också överraskningar.
När svensken Peter Eriksson 1998 lyckades visa att hippocampus förnyas, skakade resultaten om forskarvärlden.

− Det är den enda studie hittills som har påvisat nervcellsnybildning i den mänskliga hjärnan, säger Jonas Frisén.

Men nu har han lyckats bekräfta resultaten och har dessutom kvantifierat nybildningen. Vi byter årligen ut cirka två procent av hippocampus – även när vi blir riktigt gamla.

− Hos de flesta försöksdjur minskar nybildningen med åldern. Men våra analyser visar att människor som är över 90 år fortfarande har en omfattande nervcellsnybildning, säger Jonas Frisén.

Han ska också analysera nybildningen vid fetma och depression.
Djurförsök visar att dessa två tillstånd är kopplade till en lägre nervcellsnybildning. Antidepressiva läkemedel, så kallade SSRIpreparat, verkar tvärt om stimulera tillverkning av nya nervceller.

Att förstå dessa processer är nästa viktiga mål för Jonas Frisén och hans forskargrupp.

Text Ann Fernholm
Bild Magnus Bergström