I laboratorium over heile verda vert det forska på kulturar av modifiserte menneskelege celler, dyrka fram til forskingsformål og udøyelege.
– I Muskelforskingsgruppa ved Farmasøytisk institutt, Universitetet i Oslo forskar vi på energiomsetjinga i cellene i skjelettmuskulaturen, forklarar postdoktor Andrea Dalmao Fernandez.
– I laboratoriet vert celler oftast dyrka i cellekulturar som berre er eitt lag tjukke. Kulturane er med andre ord to-dimensjonale. I kroppen er cellene sjølvsagt satt saman tredimensjonalt. Dei framdyrka, to-dimensjonale cellekulturane er difor ikkje alltid representative.
Fungerer for å undersøkja muskelsamantrekningar
Som namnet tyder på, er skjelettmusklane dei musklane som er festa til skjelettet, i motsetning til til dømes hjertemuskelen. Skjelettmusklane er det viktigaste organet for forbrenning til energi av næringsstoffa vi får i oss gjennom maten.
– Vi tok vevsprøvar frå låret til 12 frivillige personar, og isolerte muskelceller frå desse prøvane, forklarar Dalmao Fernandez.
Mykje forsking på skjelettmuskelceller skjer altså ved hjelp av 2D-modellar, der cellene vert plasserte side ved side, nesten som eit puslespel, og veks saman til muskelfibrar.
– Det fungerer når ein til dømes skal undersøkja samantrekningar av muskulaturen, men vi ynskte å finna ut korleis 3D-modellar eigna seg til forsking på energiomsetjinga, seier Dalmao Fernandez.
Enklare å snakka om kjøtbollar
– Ein måte å laga 3D-modellar på er å bruka eit slags «stillas» som cellene kan festa seg til. Men det er komplisert, og det skalerer dårleg på størrelsen. Vi ynskte ein enklare og meir fleksibel framgangsmåte.
Løysinga deira var å plassera cellene i cellemedium i runde små brønnar og la dei vera i fred. Etter nokre timar hadde dei sokke til botnen, og klumpa seg saman til kuler eller ballar.
– I den engelske faglitteraturen heiter desse myospheres, som kanskje ville blitt myosfærer på norsk. Men eg har funne ut at det er enklare å forklara dette for folk om eg berre kallar dei kjøtbollar, ler Dalmao Fernandez.
Dei ytste laga kjem i kontakt fyrst
Parallelt med dyrkinga av kjøtbollane hadde forskarane òg dyrka fram 2D-kulturar frå dei same vevsprøvane. Dermed kunne dei tilføra næringsstoff til cellene og sjå om næringsopptaket var forskjellig frå 3D- til 2D-kulturane. Det var det.
– I 2D-modellen ligg cellene ligg side ved side og kjem alle i kontakt med næringsstoffa. Her forbrann dei nesten berre glukose, karbohydratet som er ei av dei viktigaste energikjeldene våre, seier Dalmao Fernandez.
– Men i kjøtbollane er det fyrst dei ytste laga med celler som kjem i direkte kontakt med næringsstoffa, seinare dei inne i midten.
Ikkje berre muskelceller i kroppen
I kjøtbollane var det ikkje forbrenning av glukose som dominerte, men av oljesyre. Dette er ei feittsyre, og feitt er som kjend ei anna hovudgruppe av energigjevande næringsstoff enn karbohydrata som glukose tilhøyrer.
– Cellene kom jo frå dei same forsøkspersonane, frå same type vev og hadde dermed det same arvematerialet, men likevel var det som om dei utvikla heilt ulike eigenskapar.
Sjølv om forsøka har vist korleis denne typen 3D-modellar kan brukast i forskinga, understrekar Dalmao Fernandez at det fortsatt er modellar det er snakk om.
– I musklane i kroppen er det jo ikkje berre muskelceller, spesielt nevron og blodårer spelar òg viktige roller.
Den vitskaplege artikkelen
Dalmao Fernandez m.fl.: Development of three-dimensional primary human myospheres as culture model of skeletal muscle cells for metabolic studies. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, Mar 2023