Mange voldsomt invaliderende sygdomme kan potentielt behandles med en kunstig tarm. Forskere fra Københavns Universitet har nu fået en bedre forståelse for, hvordan delelementer af tarmen dannes.
Kræft i tyndtarmen og inflammatorisk tarmsygdom hører til blandt nogle af de mest invaliderende sygdomme, fordi patienterne kan få bortopereret store dele af tyndtarmen. Det kan føre til korttarmssyndrom, hvor de efterfølgende ikke kan optage nok næring via tarmen, og de er derfor nødsaget til resten af livet at få sprøjtet næring direkte ind i blodbanerne.
I mange år har læger drømt om at lave at lave kunstige sektioner af tarme til personer med korttarmssyndrom, men det er lettere sagt end gjort. Der kan dog være håb forude. Ny forskning viser nemlig, hvad der skal til for at lave essentielle delelementer af tarmen.
I forskningen, som er offentliggjort i Nature Communications, har forskere fundet ud af, hvordan tarmcellerne under fosterudviklingen aktiveres af specifikke genetiske faktorer for at danne såkaldte villi, hvorfra tarmen optager næring.
”Målet er at udnytte denne viden til først at danne en kunstig tarm, som vi kan studere i laboratoriet. Efter transplantation vil det være muligt at overføre den kunstige tarm til for eksempel et dyr og teste, om den også er funktionel,” fortæller en af forskerne bag studiet, professor Kim Bak Jensen fra Novo Nordisk Foundation Center for Stem Cell Medicine (reNEW) ved Københavns Universitet.
Struktur i tarmen er nødvendig for optag af næring
Tyndtarmens primære funktion er at optage næringsstoffer fra den mad, som vi spiser.
Optaget af næringsstoffer sker i nogle bittesmå fingerlignende strukturer, som stikker ud i hulrummet i tarmen som lange fremspring. Disse kaldes for villi.
På disse villi sidder celler, der optager mineraler og sender dem videre med blodet til resten af kroppen.
Villi er på den måde en essentiel del af tarmen, og i det nye forskningsarbejde har forskerne fundet ud af, hvordan villi dannes under fosterudviklingen.
”For at kunne lave en kunstig tyndtarm er det en fordel at forstå, hvordan villi opstår i bestemte mønstre og tætheder under fosterudviklingen. Her er det væsentligt at kortlægge, hvilke signalmolekyler der gør, at der laves villi i bestemte mønstre, så cellerne på villi, som kan optage næring, kan fastholdes,” forklarer Kim Bak Jensen.
Signalvej er ansvarlig for dannelsen af villi
I forskningen har forskerne udnyttet fostre fra mus til at undersøge tarmvæggens celler. Her har de specifikt undersøgt det genetiske udtryk i såkaldte epitelceller, der udgør det yderste lag af tarmvæggen, samt cellelagene lige under.
Forskerne fandt, at der i epitelcellerne var meget høj aktivering af en specifik signalvej, som går under betegnelsen Wnt.
Wnt spiller ifølge Kim Bak Jensen en vigtig rolle i vedligeholdelsen af en funktionel tarm, fordi Wnt er en nødvendig faktor for den del af epitelcellerne, som er stamceller, og som gennem hele livet sørger for at forny tarmens epitelceller.
I forskningsarbejdet fandt forskerne, at Wnt også spiller en helt essentiel rolle i dannelsen af villi.
Forskerne viste i deres forsøg, at Wnt under forsterudviklingen får epitelcellerne i tarmen til at udskille et andet signalprotein, som får de nærmeste celler i epitelcellerne og i vævslaget lige under epitelcellerne til at danne villi.
”Det er ny viden, som ingen har kendt til før, og som er vigtig at vide, hvis man vil lave en kunstig tarm ud fra de enkelte komponenter. Her kan man forestille sig, at man laver et skelet, som man bygger sin tarm op omkring. På et tidspunkt vil man have, at cellerne i den kunstige tarm danner villi, og det kan man nu opnå ved at tilføre disse signaleringsproteiner til de rette celler på det rette tidspunkt. Dette gør, at man kan have en kunstig tarm med villi og villiceller ét sted og stamceller, som efterfølgende kan generere en kunstig tarm, også efter for eksempel transplantation til mennesker, et andet sted, som stadig vil fungere,” siger Kim Bak Jensen.
Forsøgene fortsætter
Kim Bak Jensen håber, at opdagelsen kan være med til, at forskerne nu kan gå i gang med de første forsøg på at lave en kunstig tyndtarm.
Det er dog en meget langsommelig proces, hvor forskerne i første omgang vil studere de kunstige tarme i laboratoriet inden dyreforsøg med transplantation.
Det store spørgsmål er selvfølgelig, om det har nogen betydning for mennesker.
”Wnt-signaleringen er konserveret på tværs af alle dyrearter, så vi formoder, at denne signalvej også spiller den samme rolle i mennesker. Vi håber på at kunne gennemføre tilsvarende forsøg med tarmvæv fra menneskefostre, men det er væsentlig sværere at få adgang til dette materiale fordi der er en række etiske overvejelser, man selvfølgelig skal gøre sig i forbindelse med sådanne forsøg,” siger Kim Bak Jensen.
