Kaos i kroppen tuner dit immunsystem

Der er store huller i vores viden om, hvordan immunforsvaret fungerer, og hvordan vi undgår alvorlige sygdomme som kræft og diabetes. Men nu har to forskere fra Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet gjort en opdagelse, som kan vise sig at være en vigtig brik i det puslespil. Ph.d. Mathias Heltberg og professor Mogens Høgh Jensen har fundet en helt ny mekanisme i den måde, som kroppens celler kan regulere generne på – nemlig kaos.

Forskerne har undersøgt, hvordan det særlige protein NF-kB, som dannes inde i cellerne, stimulerer vores gener. Dette protein er bl.a. vitalt for at opretholde kroppens immunforsvar og dermed helt afgørende for, at kroppen kan bekæmpe sygdomme. Koncentrationen af proteinet varierer over tid, og disse udsving påvirker generne og dermed cellernes tilstand.

Her har forskerne påvist, at kaotiske udsving i proteinets koncentration – det man i matematikken kender som kaotisk dynamik – kan øge aktiveringen af en række gener, der ofte ellers ikke aktiveres. Det vil altså sige, at når NF-kB-proteinet befinder sig i en kaotisk tilstand, aktiverer det generne mest effektivt og ”tuner” dermed immunsystemet optimalt.

“Resultaterne kan få stor indflydelse på vores viden om, hvordan immunforsvaret fungerer, og hvordan udbrud af nogle af de mest alvorlige sygdomme som diabetes, cancer og Alzheimers kan undgås. Når man fx får cancer, ved vi, at det er relateret til fejl i kroppens signalering. Så hvis man skal undgå cancer, er det afgørende at have den korrekte dynamik i kroppens celler,” siger Mogens Høgh Jensen, professor i Biokompleksitet på Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet.

Bedre viden kan give bedre kræftbehandling

Derfor peger forskerne på, at den nye viden med fordel kan anvendes i fremtidig behandling.

”Det kunne fx være gennem medicin, som sørger for, at proteinerne virker, som de skal. Behandlingen kunne også involvere, at man tager en prøve af celler fra kroppen og tester, om cellerne er i stand til at lave de korrekte udsving. Kan de ikke det, kan man muligvis forudsige og opdage sygdomme, inden de opstår,” forklarer Mathias Heltberg, Ph.d.-studerende i Biokompleksitet.

Forskningsresultaterne er blandt de første, der påviser, at kaos kan være en vigtig del af de mekanismer, der kontrollerer den enorme kompleksitet, som kendetegner alt levende. Den nye opdagelse overraskede da også forskerne, da kaotisk dynamik ofte bliver anset som noget, levende organismer forsøger at undgå. Men den nye viden åbner for en helt ny forståelse af, hvordan gener kan reguleres gennem varierende udsving i de proteiner, der styrer generne.

“Kaos er jo en matematisk veldefineret type dynamik, der tidligere har været brugt til at forklare fx de store ændringer, der kan forekomme i vejrsystemer. Og med den enorme kompleksitet, der præger højtstående levende organismer, er det oplagt at kaotisk dynamik vil opstå i forskellige systemer. Men hvordan kaos kan spille en afgørende rolle i levende celler er helt nyt,” slutter Mogens Høgh Jensen.

Med udgangspunkt i en række eksperimentelle resultater er forskerne nået frem til konklusionerne gennem matematiske udregninger og teoretiske argumenter.

Resultatet er netop offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Nature Communications.