Kartläggning av hur ryggmärgen bildas ger ny kunskap om sjukdomar i nervsystemet

Ryggmärgen är en del av det centrala nervsystemet och fungerar som en viktig förmedlare av information mellan hjärnan och resten av kroppen. Det finns många olika typer av celler i ryggmärgen men det saknas fortfarande kunskap om hur dessa celltyper bildas från stamceller när ett mänskligt embryo utvecklas.

­– Många neurodegenerativa sjukdomar och skador på ryggmärgen är obotliga eftersom celler i människans ryggmärg inte återbildas i någon större utsträckning. Ökad förståelse för hur ryggmärgen bildas och hur olika gener styr denna utveckling kan leda till nya behandlingar för ryggmärgsskador och sjukdomar som ALS eller cancer i nervsystemet, säger studiens försteförfattare Xiaofei Li, biträdande lektor vid institutionen för neurobiologi, vårdvetenskap och samhälle, Karolinska Institutet.

Användarvänligt onlineverktyg

Forskarna har skapat en omfattande karta över alla celltyper i ryggmärgen hos människa som visar var cellerna befinner sig och vilka gener de uttrycker under den embryonala utvecklingen. Informationen har samlats i ett användarvänligt interaktivt onlineverktyg där forskare eller andra intresserade kan gå in och söka efter gener som påverkar hur vår ryggmärg utvecklas.

Studien identifierade nyckelgener som påverkar hur stamcellerna migrerar när ryggmärgen bildas och vilka celler de specialiserar sig till. En jämförelse med ryggmärgsutveckling hos möss avslöjade viktiga skillnader mellan möss och människor.

– De här fynden har stor betydelse eftersom mycket av kunskapen vi har sedan tidigare är baserad på musstudier, säger Xiaofei Li.

Kartläggningen gjordes med hjälp av så kallad enkelcells-RNA-sekvensering och spatial transkriptomik. Med dessa metoder kunde forskarna kartlägga tusentals gener i varje enskild cell och analysera hur generna uttrycks på olika platser i samma vävnadssnitt.

Ökad kunskap om barncancer

Forskarna studerade även en ovanlig tumör kallad ependymom, som yttrar sig som elakartade hjärntumörer hos barn eller godartade ryggmärgstumörer hos vuxna. De kunde då identifiera gener som är specifika för tumörutveckling och på så vis demonstrera hur fynden kan användas för att öka kunskapen om sjukdomar i nervsystemet.

– Vi kommer nu att fortsätta studera hur stamceller bildar olika celltyper och förändrar sina egenskaper både under den embryonala utvecklingen och under senare mognad och åldrande, samt vid olika sjukdomstillstånd, säger studiens sisteförfattare Erik Sundström, senior forskare vid institutionen för neurobiologi, vårdvetenskap och samhälle, Karolinska Institutet.

Publikation

”Profiling spatiotemporal gene expression of the developing human spinal cord and implications for ependymoma origin”. Xiaofei Li, Zaneta Andrusivova, Paulo Czarnewski, Christoffer Mattsson Langseth, Alma Andersson, Yang Liu, Daniel Gyllborg, Emelie Braun, Ludvig Larsson, Lijuan Hu, Zhanna Alekseenko, Hower Lee, Christophe Avenel, Helena Kopp Kallner, Elisabet Åkesson, Igor Adameyko, Mats Nilsson, Sten Linnarsson, Joakim Lundeberg, Erik Sundström. Nature Neuroscience, online 24 april 2023, doi: 10.1038/s41593-023-01312-9.

Studien genomfördes i samarbete med forskare vid KTH, Stockholms universitet, Uppsala universitet och Science for Life Laboratory (SciLifeLab). Forskningen finansierades av Erling Perssons Stiftelse, Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse, Karolinska Institutet och SciLifeLab. Medförfattarna Zaneta Andrusivova, Ludvig Larsson och Joakim Lundeberg är konsulter för bolaget 10x Genomics Inc och Mats Nilsson är rådgivare i samma bolag.

Källa: Karolinska Institutet.