Hvorfor studere C. elegans?

Hvad er C. elegans, og hvorfor bruger forskerne den til at studere menneskers udvikling og sygdom?

Dette spørgsmål springer i øjnene på de fleste mennesker, når de første gang hører, at forskere studerer en lille jordnematodeorm for at få indsigt i menneskers udvikling og sygdom. Det er et rimeligt spørgsmål med et meget ligetil svar: evolutionær bevarelse af genfunktionen, som beskrevet nedenfor.

C. elegans

Foto af Erik Lundquist

C. elegans er en lille jordorm eller nematode, og den deler en fælles forfader med mennesker, der levede i den prækambriske æra for 500-600 millioner år siden. Denne forfader kaldes den urbilateriske forfader, da den er slægtning til alle bilateralt symmetriske, flercellede organismer på planeten, herunder hvirvelløse dyr (insekter, nematoder, søpindsvin) og hvirveldyr (pattedyr, fisk, fugle, krybdyr).

De fleste af de gener og genetiske mekanismer, der styrer moderne organismers udvikling, herunder dem, der er involveret i menneskets udvikling og sygdom, var til stede i urbilateriens forfader og deles af eksisterende dyr, herunder mennesker og nematoder.

Evolution er en proces, hvor eksisterende genetiske mekanismer bevares, men ændres en smule for at resultere i forskellige arter. Efterhånden som efterkommerne af den urbilateriske forfader udviklede sig, blev de centrale udviklingsveje, der styrer udviklingen, generelt bevaret, men ændret en smule i hver enkelt art ved dette evolutionære “pillearbejde”.

Som følge heraf har C. elegans-nematoder neuroner, hud, tarm, muskler og andre væv, der i form, funktion og genetik minder meget om menneskers væv. De gener, der styrer udviklingen og funktionen af disse væv, er blevet “bevaret” fra vores fælles forfader. Selv om der er klare og vigtige forskelle i udviklingen hos mennesker og nematoder, kan forskerne studere udviklingsmekanismer i C. elegans for at forstå de grundlæggende, centrale mekanismer, der også fungerer hos mennesker.

Dette er ekstremt vigtigt, da mange udviklings- og genetiske eksperimenter er umulige hos mennesker og meget tidskrævende og dyre hos mus og andre hvirveldyr. C. elegans er let at dyrke i laboratoriet, har en kort (4 dage) generationstid og er udstyret med en “værktøjskasse” af genetiske og molekylære teknikker, hvormed genfunktionen i udviklingen kan dissekeres eksperimentelt.

På grund af den evolutionære bevarelse af genfunktionen og den eksperimentelle gennemførlighed er C. elegans en ideel “modelorganisme” til at studere grundlæggende genetiske og molekylære mekanismer i menneskers udvikling og sygdom. Undersøgelser af C. elegans er relevante for sygdomme hos mennesker som f.eks. kræft, neurodegeneration (f.eks. Alzheimers sygdom), neurologiske udviklingshæmninger og syndromer, muskeldystrophier og aldring, som ikke i sig selv er en sygdom, men som har indflydelse på de andre nævnte sygdomme. Faktisk blev genetiske mekanismer, der er vigtige for kræft (Ras- og Bcl-onkogensignalering), aldring (insulinsignalering) og udvikling af nervesystemet (UNC-6/Netrin-signalering) først identificeret ved hjælp af C. elegans.

C. elegans med grøn fluorescerende protein (gfp) ekspression i neuroner.