Cellytemolekyler och calcium reglerings roll i frisk och sjuk human neurogenes

Den mänskliga hjärnan är unik, komplex och fortfarande är mycket av hur den skapas och dess funktioner ett mysterium. Hjärnan byggs upp av enorm komplexitet av celltyper som tillsammans reglerar vad vi gör, kommer ihåg och känner. Hur denna variation bildas under utveckling från ett litet antal likadana stamceller och hur de vid avvikelse kan orsakar allvarlig hjärnsjukdom är fortfarande olöst.

Min forskargrupp bygger cellmodeller av den mänskliga hjärnan med hjälp av den Nobelprisbelönade omprogrammeringstekninken. Denna teknik gör det möjligt att ta till exempel en hudcell från en person och sedan i labbet styra cellen bakåt i utvecklingen (omprogrammera) till att bli som en embryonal stamcell. För att bygga en modell av hjärnan använder vi sedan tillväxtfaktorer för att guida den omprogrammerade stamcellerna till att bli nervceller. Dessa nervceller är kopior av cellerna i hjärnan på den person vi fick hud från och vi kan nu studera och experimentera på dessa hjärnceller. Vi kan i cellodlingskålar studera olika sjukdomar som autism, utvecklingsstörningar, down syndrom och schizofreni. De cellmodeller som vi bygger är antingen enklare modeller i 2D där cellerna sitter fast i botten av en cellodlingsskål eller mer komplexa modeller i 3D där cellerna flyter runt i cellodlingsmedia och bildar mini-hjärnor (organoider) som liknar den mänskliga hjärnbarken. Båda dessa typer av modeller kan vi använda för att svara på frågor om hur den mänskliga hjärnan bildas och vad som händer när det går fel som vid neurala utvecklingssjukdomar.

I detta projekt kommer vi studera vikten av cellytemolekyler, och calciumsignalering för korrekt utveckling av hjärnan i humana stamcellmodeller. På lång sikt kan detta projekt medverka till ökad hälsa, minskat lidande och lägre kostnader för individer med hjärnsjukdomar men även till ett mer jämlikt, inkluderande och hållbart samhälle för alla människor.