Artikkel

Matforgiftnings-toksinet som dreper kreftceller

Illustrasjon som viser endocytose i fire stadier
Slik spiser celler, i fire stadier: Cellemembranen danner en innbuktning, som blir større og større før den avsnøres. Den grønne partikkelen er et Shiga-toksin som kommer til å ta livet av cellen. Bruk bildet.

Matforgiftnings-toksinet som dreper kreftceller

Mange tilfeller av matforgiftning skyldes Shiga-toksinet, som er spesielt farlig for barn og eldre mennesker. Men toksinet har også noen egenskaper som kan bli nyttige: Det er for eksempel effektivt til å ta livet av kreftceller.

Shiga-toksinet er så giftig at ett eneste molekyl er nok til å ta livet av en celle, men heldigvis angriper det ikke alle cellene i kroppen hos folk som har fått matforgiftning.

– Hos friske mennesker angriper toksinet primært celler i nyrene. Det er årsaken til at matforgiftning på grunn av bakteriene Escherichia coli og Shigella dysenteriae forårsaker kraftig diaré, forklarer molekylærbiologen Audun Kvalvaag. Nylig disputerte han for doktorgraden ved Institutt for biovitenskap, med en avhandling som beskriver hvordan Shiga-toksinet tas opp og transporteres i kreftceller.

Toksin med nytteverdi

Audun Kvalvaag, molekylærbiolog ved Institutt for biovitenskap
Molekylærbiologen Audun Kvalvaag disputerte 16. oktober 2015 med en avhandling som beskriver hvordan Shiga-toksinet tas opp og transporteres i kreftceller. Foto: Bjarne Røsjø/UiO.

– Shiga-toksinet er spesielt farlig for barn og eldre mennesker, som i verste fall kan dø på grunn av matforgiftning med påfølgende nyresvikt. Men toksinet har også noen egenskaper som kanskje kan bli nyttige i fremtiden. Det er nemlig slik at kreftceller er spesielt følsomme for dette toksinet, forklarer Kvalvaag.

Årsaken til at kreftcellene og celler i nyrene er spesielt følsomme for Shiga-toksinet, er at disse cellene har mye av et spesielt lipid (fettstoff) i membranen som omgir cellene. Shiga-toksinet binder seg spesifikt til dette lipidet og bruker det som en slags dør for å komme inn i cellen.

– Alle cellemembraner inneholder lipider, men når normale celler blir til kreftceller skjer det ofte en endring som innebærer at cellemembranen får økt innhold av det spesielle lipidet som Shiga-toksinet binder seg til. Det er årsaken til at kreftcellene lettere kan bli angrepet, forklarer Kvalvaag.

Studerte opptaksmekanismen

Bindingen til kreftceller gjør at Shiga-toksinet i teorien kan brukes som medisin for å drepe kreftceller, men ulempen er jo at det også angriper friske celler i nyrene. Det kan likevel være mulig å bruke toksinet til noe nyttig, for eksempel ved å modifisere det.

Shiga-toksinet er nemlig et stort molekyl som består av to hoveddeler, hvor den ene delen binder seg til cellemembranen mens den andre delen skader cellene.

– Det er mulig å fjerne den farlige delen og koble på noe annet isteden. Men for å forstå hvordan vi best kan utnytte toksinet, må vi vite mer om hvordan det kommer seg inn i cellene. I min doktorgradsavhandling har jeg studert en spesiell opptaksmekanisme som heter clathrin-mediert endocytose (CME). Clathrin er et protein som finnes i cellenes membraner, og endocytose er en mekanisme for opptak av materialer i cellene. Endocytose går ut på at cellens ytre membran danner en innbuktning som etter hvert avsnøres og blir til en blære som tas inn i cellen. Det er slik cellene i kroppen ”spiser” eller tar til seg næring, forklarer Kvalvaag.

Toksinet sniker seg inn

Men det er ikke bare næring som kommer inn i cellen på denne måten – også Shiga-toksinet har evnen til å bli med inn i cellen ved hjelp av endocytose. Audun Kvalvaag har studert denne prosessen ved å modifisere Shiga-toksinet slik at det fluorescerer, dvs. at det avgir et grønt lys. I tillegg har han brukt en annen teknikk som får CME-maskineriet til å avgi lys med en annen farge, og dermed ble det mulig å studere i detalj hvordan toksinet kommer seg inn i cellen.

– I avhandlingen beskriver jeg hvordan Shiga-toksinet tas opp og transporteres innover i cellen i slike blærer eller vesikler. Inni cellen finnes forskjellige små organer, eller ”organeller”, som bl.a. sorterer og viderebehandler inntatt næring. Det er først etter å ha blitt transportert gjennom flere slike organeller at den giftige delen av toksinet kommer seg ut av cellens fordøyelsessystem og inn i cytosol, som er området der nye proteiner syntetiseres. Der tar toksinet livet av cellen ved å ødelegge dens evne til å produsere nye proteiner, forklarer Kvalvaag.

Det er allerede vist at Shiga-toksinet kan brukes til å påvise og drepe kreftceller hos mus, men Kvalvaags prosjekt handlet ikke om å utvikle en ny medisin.

– Det er likevel åpenbart at dette toksinet er interessant, blant annet fordi det er ganske lett å modifisere det. Toksinet kan for eksempel brukes til å studere hvordan proteiner som det finnes mye av i kreftceller er involvert i opptak og transport av næring, og det kan igjen hjelpe oss å identifisere nye mål for å drepe kreftcellene. Men det er flere ting man må finne ut av før Shiga-toksinet skal kunne brukes direkte i praktisk medisin, forklarer Kvalvaag.

Audun Kvalvaag har vært tilknyttet professor Kirsten Sandvigs forskergruppe ved Oslo Universitetssykehus Radiumhospitalet, mens han jobbet med doktorgraden ved Institutt for biovitenskap.

Les også:

Ny innsikt fra radiolarienes vidunderlige verden

Svein Stølens blogg: Antibiotikaresistens -løsningen ikke bare biologi og medisin

Les også

Professor Nils Christian Stenseth blar andektig i Mendels gamle manuskript

– Fantastisk opplevelse å få bla i Mendels manuskript

Professor Nils Chr. Stenseth har opplevd mye i løpet av en lang forskerkarriere, men besøket i St. Thomas-klosteret i den tsjekkiske byen Brno ble likevel noe utenom det vanlige. Der fikk Stenseth nemlig lov til å bla i et av biologiens aller viktigste verk: Munken Gregor Mendels håndskrevne originalmanuskript fra 1865.

Eva Lena Fjeld Estensmo undersøker hvor mye støv som har samlet seg på Kristine Bonnevie

Enkle støvprøver avslører hvem andre som bor i huset ditt

Eva Lena Fjeld Estensmo undersøker støvprøver fra barnehager og private hjem, for å kartlegge hva slags mikroskopiske sopper – både skadelige og harmløse – som vokser innendørs i Norge. Men analysemetodene er så fintfølende at støvprøvene til og med kan avsløre hva folk har i kjøleskapet. 

Barn, lek

Partiklers oppførsel – forklart med tvillingers lek

Partikler kan oppføre seg på mange underlige måter. En av disse kalles kvantesammenfiltring, der partiklene ser ut til å kommunisere på en måte vi ikke kjenner til. Hva om vi sammenligner det med tvillinger?