Kollar cancerceller i direktsändning
På Karolinska institutet utvecklas en ny metod som gör det möjligt att bygga matematiska modeller av cellers beteende. Biotech Sweden har besökt labbet som hoppas revolutionera framtidens biomedicinska forskning.
– Med vår metod kan vi få fram upp till 200 olika parametrar om varje enskild cell. Till exempel hur komponenter inuti cellen förändrar sig och sin lokalisation över tiden. Det som gör metoden unik är att vi försöker integrera alla de här parametrarna för att förstå hur cellen migrerar, det vill säga hur den förflyttar sig, säger Staffan Strömblad.
De celler som Staffan Strömblad tittar på är cancerceller. Målet är att förstå hur de migrerar, det vill säga rör sig.
– Det är viktigt eftersom cellernas förmåga att migrera är central för cancerns invasivitet, när den invaderar vävnad och metastaserar.
Matematiska modeller
Rent praktiskt sätter forskningsteamet upp ett försök där de behandlar celler på ett visst sätt. Därefter studeras cellerna i mikroskop innan den specialdesignade mjukvaran tar fram kvantitativa data, som sedan behandlas med statistiska metoder. Resultaten används för att bygga nya modeller över hur cellförflyttningen går till. Utifrån de modellerna kan man sedan utforma nya experiment.
Staffan Strömblad berättar att det i över 90 procent av fallen är metastasering, det vill säga cancerns spridning till andra organ, som gör att patienterna dör. Cellmigrationen är en grundläggande del av den mekanismen och därför hoppas man nu kunna öka förståelsen för processen genom att skapa matematiska modeller av de biologiska förloppen.
– Om man ser cellmigrationen som ett system händer det saker på olika nivåer – på molekylär nivå, på subcellulär nivå och på cellulär nivå. Idag har vi ingen bra bild av hur maskineriet integreras mellan de olika nivåerna. För att kunna göra det måste vi använda kvantitativa redskap och mäta händelser på de olika nivåerna samtidigt.
Studier på enskilda celler
Ett annat problem man vill komma åt har med variationen att göra. Om man undersöker en population celler som migrerar så beter sig varje enskild cell vid en given tidpunkt annorlunda än alla omkringliggande celler. Det innebär att forskarna måste studera individuella celler.
– Med traditionella metoder gör man ett homogenat av alla cellerna. Och då kan man inte studera variabiliteten. Så vi måste försöka koppla vad som händer i en cell vid en given tidpunkt till dess beteende. Ett homogenat eller ett genomsnitt av alla celler ger oss inte en tillräckligt bra bild.
Dessutom är cellerna inte homogena, utan har en polaritet som gör att de inte ser likadana ut i fronten som i aktern. Så utöver variabiliteten över tiden så tillkommer problemet med variabilitet inom cellen.
– Om man tittar på det matematiskt så är det både ett skal- och ett variabilitetsproblem. För att komma åt det använder vi mikroskopi där vi kan titta på individuella celler. Sen kan de mjukvaror och verktyg som vi har byggt extrahera kvantitativa data som beskriver händelserna i de enskilda cellerna över tiden.