Muterede bananfluer giver ny viden om menneskelige sygdomme
Sammenligner man mennesket og bananfluen, Drosophila melanogaster, har de udseendemæssigt meget lidt med hinanden at gøre. Men vi har dog lidt til fælles. Mennesket og bananfluen deler nemlig cirka 70 procent af de gener, der knytter sig til sygdomme, og det er vigtigt, hvis man forsker i menneskekroppens skavanker.
For nylig præsenterede amerikanske forskere to studier, hvor de havde brugt bananfluer som model til at undersøge, hvordan kræfttumorer kan medføre en degradering af muskel- og fedtvæv i kroppen. De havde helt bogstaveligt givet fluerne kræft og observeret, hvordan tumorerne påvirkede bananfluernes små kroppe.
Det kan måske lyde underligt, at forskere bruger bananfluer, når de vil studere menneskets sygdomme, men netop fordi vi deler mange af de samme sygdomsgener, er det meget smartere og mere etisk korrekt at give en flok bananfluer kræft eller ADHD og observere dem over tid og gennem flere generationer.
»Helt generelt er bananfluen som model smart. Hvis man tager andre dyr som mus og rotter, skal man have en masse tilladelser, og der er en række etiske dilemmaer, som der ikke er med insekter,« siger Palle Duun Rohde, der er ph.d.-studerende ved Center for Kvantitativ Genetik og Genomforskning på Aarhus Universitet.
»Desuden er det nemt at have mange tusinde individer i dit laboratorium, hvor mus og rotter fylder mere. Som det sidste har bananfluer en kort generationstid. Det tager kun 10-11 dage at få genereret en masse nye individer,« forklarer han.
Selv bruger Palle Duun Rohde bananfluer til at undersøge psykiske sygdomme som ADHD og skizofreni.
Et fjerde argument for at bruge bananfluer falder tilbage på den delte genetik.
»Vi kan tage nogle humane gener, som deles med bananfluen, og undersøge dem i insekterne. Det skyldes, at hvis vi ser på to gener fra fluen og mennesket, og disse gener på dna-niveau ligner hinanden, så må der ligeledes være overensstemmelse i den biologiske funktion, og det er argumentet for at bruge bananfluer,« siger han.
Nobelpriser for bananflue-forskning Mange forskere har gennem tiden brugt bananfluer til deres forskning. Nogle af de mest kendte eksempler er Thomas Hunt Morgan og Hermann Joseph Muller, der begge formåede at hive en Nobelpris hjem på baggrund af deres forskning med bananfluer. Professor i genetik Thomas Hunt Morgan modtog i 1933 Nobelprisen i fysik/medicin for kromosomteorien, som han fremsatte i 1911. Ved hjælp af bananfluer kunne han vise, at gener sidder som perler på snor på kromosomerne. Hermann Joseph Muller, der har arbejdet sammen med Thomas Hunt Morgan om genetikken i bananfluer, kunne i 1927 præsentere resultaterne af sit studie med bananfluer, hvor han viste, hvordan gammastråler beskadiger generne. Han modtog i 1946 Nobelprisen i fysik og medicin.
Et af de mest udforskede dyr
Bananfluen virker måske som et underligt dyr for forskerne at kaste sig over, og så alligevel ikke. Det lidt irriterende insekt har nemlig været anvendt i forskning i cirka 100 år og har de seneste årtier været meget brugt som genetisk model.
Lektor Ole Kjærulff, der forsker i nerveceller med udgangspunkt i bananfluen på Københavns Universitet, fortæller, at der grundlæggende har været tre forskellige bølger i forhold til anvendelsen af bananfluer i forskning:
»Den første bølge handlede om, hvordan generne sidder på kromosomerne, og det blev som det første grundlæggende beskrevet i bananfluerne efter en række kortlægningsforsøg. Desuden fandt den tyske forsker Hermann Muller i 1927 effekten af radioaktiv stråling på generne i bananfluer. Den næste bølge handlede primært om udviklingsbiologi i organismer og cellernes kommunikation, mens man inden for de seneste år mest udforsker menneskelige sygdomme,« siger han.
Han er enig med Palle Duun Rohde i, at den store gevinst ved at bruge bananfluer i stedet for mus ligger i, at de biologisk set minder meget om mennesker i forhold til sygdomme, og deres genetik er meget grundigt forstået.
»Et problem med mus er, at de har en lang generationstid, og i genetiske forsøg, som involverer, at man skal krydse flere generationer, tager det pludselig et år eller mere. Men her kommer bananfluen ind. Den har nemlig en kort generationstid, og dens genetik er meget velbeskrevet. Det er vigtigt, fordi genetiske metoder er meget slagkraftige, både når man skal studere fundamentale biologiske processer og sygdomsprocesser,« siger Ole Kjærulff.
På Aarhus Universitet er Palle Duun Rohde i gang med at undersøge, hvordan man kan identificere gener, der øger risikoen for udviklingen af ADHD og skizofreni.
I forhold til ADHD har han sammen med en række andre forskere kigget på i cirka 15 gener i mennesker, der mistænkes for at spille en rolle i risikoen for udvikling af ADHD. Disse 15 gener for ADHD er også til stede i bananfluen.
Bananfluer med ADHD
Palle Duun Rohde har derfor til sit forsøg fået en virksomhed til at ødelægge et af disse 15 gener i 15 grupper af bananfluer, så han har alle gener repræsenteret. Det er svært at fjerne alle gener i én flue, da man ikke ved, hvad konsekvensen af dette kan være.
»Tager vi sygdomme som skizofreni og ADHD, er udfordringen, hvis vi undersøger det i mennesker, at vi måske skal bruge 1.000 patienter, der har sygdommen og 1.000 uden. Deres genomer skal så sekventeres, så vi kan sammenligne dem og finde de gener, der skiller sig ud. Det er meget komplekst, og måske er der 100 gener, som tilsammen giver sygdommen. Med bananfluer kan vi i stedet nemmere teste enkelte gener fra humane studier,« siger Palle Duun Rohde.
Men hvordan tester man så lige, om en bananflue rent faktisk har ADHD eller skizofreni? Det er lidt svært at spørge den.
»Når vi skal undersøge bananfluerne i forhold til humane egenskaber, er den største udfordring at finde nogle tests, som kan relateres til mennesker. Det er eksempelvis svært at finde ud af, om en bananflue har vrangforestillinger. Det, vi så blandt andet har gjort, er at se på aggressions- og aktivitetsmønstre, fordi folk med psykisk sygdom har et andet temperament, og ADHD-patienter ofte udviser former af hyperaktivitet,« siger Palle Duun Rohde.
I aggressionstestene viste det sig rigtigt nok, at mutantfluerne faktisk opførte sig mere aggressivt end en standard bananflue, og de fluer, der havde fået fjernet et af de 15 ADHD-gener, udviste hyperaktivitet.
Zebrafisk til forskning
Selvom bananfluen ligner os mennesker meget, når vi ser på vores sygdomme, kan vi så være sikre på, at vi kan bruge resultaterne, der kommer ud af bananflueforskningen?
»Det er klart, at hvis resultaterne skal virke, skal modellerne i mus eller fluer faktisk efterligne sygdomsprocesser i mennesker, og det er lidt blandet med resultaterne. Nogle gange har vi lært en masse, andre gange har vi ikke,« siger Ole Kjærulff.
Ud over bananfluen bruger mange forskere også zebrafisken til forskning i humansygdomme. Igen fordi den minder meget om mennesker. De to arter kan dog ikke bruges til alt. I nogle tilfælde er forskerne nødt til at bruge rotter eller mus, selvom de fylder mere og har en noget længere generationstid.
»Selvom vi er glade for bananfluen, så er det en organisme, som har en mindre hjerne og færre neuroner. Vi kan derfor ikke kun have bananfluen som model. Vi skal stadig have muse- og rottemodeller, fordi de eksempelvis har nogle neurontyper, som man har mistænkt inden for humansygdomme, som bananfluen ikke har,« siger Palle Duun Rhode.
