Projektanslag

Kartlägger gener som styr embryots första dagar

Vad händer egentligen under livets allra första fas, dagarna efter äggcellen har befruktats? Professor Juha Kere samordnar ett forskningsprojekt som sprider ljus över den tidiga fosterutvecklingen. Forskarna har bland annat upptäckt sju tidigare okända gener som fungerar som startnyckel. Kunskapen kan på sikt få nytta i behandling av infertilitet.

Väggarna i väntrummet på IVF-kliniken på Karolinska Universitetssjukhuset i Huddinge pryds av fotografen Lennart Nilssons fantastiska bilder ur boken Ett barn blir till. Kliniken genomför varje år omkring 1100 så kallade in vitro-fertiliseringar, provrörsbefruktningar, berättar Juha Kere, professor i molekylär genetik.

– Men IVF hjälper inte alla som söker hjälp för ofrivillig barnlöshet, metoden är långt ifrån perfekt och behöver utvecklas.

Med stöd av Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse koordinerar Juha Kere ett projekt som kartlägger vad som händer på molekylär nivå de första dagarna efter att äggcellen har befruktats och embryot börjar utvecklas.

– Vår förhoppning är att den här grundkunskapen kan användas för att ta fram bättre behandlingar för infertilitet.

I projektet ingår, utöver Juha Keres egen forskargrupp, ytterligare två grupper ledda av Virpi Töhönen, laboratoriechef vid IVF-kliniken, och Fredrik Lanner, som forskar inom cellbiologi. En annan nyckelperson i samarbetet är professor Outi Hovatta, pionjär inom infertilitets- och stamcellsforskning.

Första aktiva generna

Efter befruktningen tar sig embryot från äggledaren till livmodern. Där fastnar sedan embryot, om allt går väl efter 5-7 dagar, och den så kallade implantationen sker. Därefter börjar moderkakan utvecklas, berättar Juha Kere.

– Det sker ungefär en celldelning per dygn dessa första dagar. Cirka 20 timmar efter befruktningen delar sig första cellen i två. Efter ytterligare ett dygn har det blivit fyra, sedan åtta, sexton och så vidare, ända tills barnet föds. Då har det miljarder med celler.

Att vi har 23 000 gener i vår arvsmassa har man vetat ett tag, men det har varit okänt i vilken ordning generna slås på efter befruktningen. Juha Kere och hans forskarkollegor har funnit att 32 gener är aktiva efter två dagar och att 129 gener är aktiverade dag tre. Resultaten publicerades hösten 2015 i tidskriften Nature Communications.

– Väldigt spännande resultat, vi var de första som kunde visa de första generna som embryot aktiverar. Ungefär hälften var kända gener, men vi hittade också sju gener som man inte känt till tidigare.

Av de sju nya generna var fem sådana som inte finns i möss, och några av dem finns bara i primater, det vill säga apor och människor. Det här visar att den tidiga fosterutvecklingen skiljer sig mellan olika arter, och att man inte kan förstå människans tidiga utveckling bara genom att studera möss, menar Juha Kere.

– Vi har också kunnat visa att de här nya generna samverkar med så kallat skräp-DNA i cellen och att de inte uttrycks, eller används, mer i livet än just i den här tidiga fasen. De är som en startnyckel. Nu bygger vi vidare på det här och vill beskriva förloppet i embryot under de första fem dygnen plus implantationen i livmoderväggen.

Etiken viktig

I forskningen används embryonala stamceller från befruktade ägg, som man får från IVF-kliniken. I Sverige får celler från provrörsbefruktningar sparas i fem år, efter det måste de enligt lag förstöras eller användas till ett nytt befruktningsförsök. Ett tredje alternativ är att donera dem till forskning.

– Vi får bara celler där paret skriftligen har medgivit att de donerar till forskningen. Det här är celler som är värdefulla på många sätt och vi måste därför ha goda motiv att forska på dem, och veta vad vi gör. Vi har först lärt oss plocka ut och studera embryonala celler i möss. Det är oerhört viktigt att utveckla metodiken ordentligt innan man går vidare till större djur eller mänskliga embryon.

Juha Kere, som är läkare i grunden, understryker vikten av att alltid ha den medicinska etiken i bakhuvudet när man gör den här typen av forskning.

Sekvenserar RNA

Att det numera går att studera gener i de allra första embryonala cellerna beror på att tekniken blivit känsligare. Juha Kere visar en videosnutt där celler plockas ut från ett embryo i fyracellstadiet. Med hjälp av en laser görs först ett hål i det skyddande proteinskiktet och cellerna kan sedan sugas ut en i taget med en pipett.

– Det här har vi kunnat länge, men nu kan vi även sekvensera RNA i cell per cell med hjälp av den metod som professor Sten Linnarsson på Karolinska Institutet har utvecklat. Efter sekvenseringen sker ett omfattande arbete med att tolka all data vi får fram.

Inne på IVF-kliniken visar målade spermier på golvet vägen i lokalen. Juha Kere återvänder till värdegrunden och målet med forskningen.

– Vi vill rent vetenskapligt förstå vad som händer i den allra första fasen av livet, och nu har vi metoder för att kunna ta reda på det. Det är otroligt fascinerande. Men lika viktigt är att när vi börjar förstå det här händelseförloppet hoppas vi kunna identifiera saker som är viktiga för diagnostiken av infertilitet och kanske i framtiden kan bidra till bättre behandlingar.

Text Susanne Rosén
Bild Magnus Bergström