Presentation of lipid antigens in the bile duct – An induced mouse model resembling primary sclerosing cholangitis
Prosjekt
- Prosjektnummer
- 2013020
- Ansvarlig person
- Espen Melum
- Institusjon
- Oslo universitetssykehus HF
- Prosjektkategori
- Doktorgradsstipend
- Helsekategori
- Oral and Gastrointestinal
- Forskningsaktivitet
- 2. Aetiology
Rapporter
Presentasjon av lipidantigener i gallegangen – En indusert dyremodell som ligner primær skleroserende cholangitt
Primær skleroserende cholangitt (PSC) er en kronisk leversykdom uten kjent årsak og uten tilgjengelig effektiv behandling. Genetiske studier peker på at immunforsvaret er involvert i sykdomsutvikling i PSC. Innsikt i immunologiske mekanismer som regulerer betennelse i galleveiene kan vise vei for hvor man kan rette behandling mot PSC i fremtiden.
PSC er en alvorlig leversykdom med betennelse i galletreet som rammer unge mennesker. Siden det i dag ikke finnes effektiv behandling av denne sykdommen leder den til irreversibel leversvikt med behov for levertransplantasjon i løpet av 10-15 år. PSC er en av de vanligste årsakene til levertransplantasjon i Norge i dag. En betydelig tilleggsutfordring for pasientene med PSC er at 10-20% utvikler gallegangskreft, en kreftform som ofte diagnostiseres for sent til at helbredende behandling er mulig. Årsaken til PSC er i stor grad ukjent. Gjennom genetiske analyser har vår gruppe funnet en rekke gener, hovedsakelig relatert til immunforsvarets funksjon, der spesifikke varianter øker risikoen for PSC. Siden de genetiske variantene peker mot regulering av immunresponsen, er det relevant å studere immunologiske mekanismer som regulerer betennelse i galleveiene hos mennesker og i dyremodeller. På sikt kan innsikt i immunmekanismer vise vei for hvor man kan rette behandling mot PSC.
Vårt hovedmål i forskningsprosjektet var å etablere en musemodell med indusert gallegangsinflammasjon for å studere faktorer som påvirker betennelse i galleveiene. Vi ønsket særlig å kartlegge rollen til en bestemt type immunceller, Natural Killer T (NKT) celler, ved å lage en inflammasjonsmodell som er drevet av NKT celler.
Vårt første delmål i forskningsprosjektet var å utvikle en indusert dyremodell der vi ved mikrokirurgiske teknikker induserer betennelse i galletreet. Gjennom et samarbeid med transplantasjonskirurgene lyktes det oss å etablere denne induserte dyremodellen, der vi injiserer betennelsesfremmende stoff indirekte til galleveiene gjennom kateterisering av galleblæren.
Vårt neste delmål var deretter å bruke denne modellen for å studere gallegangsbetennelse. Vi er særlig interessert i NKT-celler, som aktiveres ved presentasjon av antigener på CD1d-molekylet, og deres rolle i gallegangsbetennelse. Vår hypotese var at ved å injisere et stoff som aktiverer NKT-celler inn i gallegangene, ville vi forårsake en gallegangsbetennelse mediert av NKT-celler. Ved å sammenligne mus som får injisert NKT-aktiverende stoff (oxazolone) med mus som får kontrollstoff kan vi studere NKT-cellers rolle i gallegangsbetennelse. Gjennom eksperimenter viste vi at mus som fikk injisert oxazolone utviklet signifikant leverbetennelse sammenlignet med mus som fikk kontrollstoff. Videre testet vi denne oxazolone-modellen i CD1d knock-out (KO) mus som mangler NKT-celler og CD1d-molekylet, for å kartlegge NKT-cellers rolle (og fraværet av dem) i gallegangsbetennelse. Resultater fra disse eksperimentene støtter hypotesen om at NKT-celler medierer gallegangsbetennelsen i oxazolone-modellen siden CD1d KO mus ser ut til å være beskyttet mot sykdom. Dette funnet ble bekreftet i videre eksperimenter der vi så at mus injisert med antistoff som blokkerer CD1d-molekylet var beskyttet mot inflammasjon etter injeksjon av NKT-aktiverende stoff. Vi kan derfor konkludere med at vi har lykkes i å etablere en kirurgisk musemodell av gallegangsbetennelse mediert av NKT-celler.
Vårt prosjekt har hatt som mål å studere presentasjon av antigen til NKT celler i galleveiene. NKT celler er en viktig subgruppe av lymfocytter i lever som kan manipuleres farmakologisk gjennom direkte modulering av NKT celler eller ved å påvirke lipidpresentasjon i galleveiene. Vår NKT-medierte gallegangsinflammasjonsmodell kan brukes til videre forskning for å kartlegge rollen til NKT-cellemediert inflammasjon i galleveier, og undersøkelse av potensielle angrepspunkter for å regulere inflammasjon. Dette er særlig viktig for gallegangssykdommer som PSC, hvor det ikke finnes effektiv tilgjengelig medisinsk behandling.
Etableringen av gallegangsinjeksjonsmodellen kan også bli et viktig verktøy for videre forskning på gallegangssykdommer ettersom den muliggjør injeksjon mange ulike substanser direkte i galleveiene. Modellen kan derfor brukes til å studere en stor variasjon av immundrevne gallegangsbetennelser, leverfibrose og kanskje også kreftutvikling.
Primær skleroserende cholangitt (PSC) er en kronisk leversykdom uten kjent årsak og uten tilgjengelig effektiv behandling. Genetiske studier peker på at immunforsvaret er involvert i sykdomsutvikling i PSC. Innsikt i immunologiske mekanismer som regulerer betennelse i galleveiene kan vise vei for hvor man kan rette behandling mot PSC i fremtiden.Primær skleroserende cholangitt (PSC) er en kronisk leversykdom med betennelse i galletreet som rammer unge mennesker. Det finnes i dag ingen effektiv behandling av PSC, og sykdommen leder derfor til irreversibel leversvikt med behov for levertransplantasjon i løpet av 10-15 år. PSC er en av de vanligste årsakene til levertransplantasjon i Norge i dag. En betydelig tilleggsutfordring for pasientene med PSC er at 10-20% utvikler gallegangskreft, en kreftform som ofte diagnostiseres for sent til at helbredende behandling er mulig. Årsaken til PSC er i stor grad ukjent. Gjennom genetiske analyser har vår gruppe funnet en rekke gener, hovedsakelig relatert til immunforsvarets funksjon, der spesifikke varianter øker risikoen for PSC. Siden de genetiske variantene peker mot regulering av immunresponsen, er det relevant å studere immunologiske mekanismer som regulerer betennelse i galleveiene hos mennesker og i dyremodeller. På sikt kan innsikt i immunmekanismer vise vei for hvor man kan rette behandling mot PSC.
Vårt første delmål i forskningsprosjektet var å utvikle en indusert dyremodell der vi ved mikrokirurgiske teknikker induserer betennelse i galletreet. Gjennom et samarbeid med transplantasjonskirurgene har det lykkes oss å etablere denne induserte dyremodellen, der vi injiserer betennelsesfremmende stoff indirekte til galleveiene gjennom kateterisering av galleblæren. Vårt neste mål var deretter å bruke denne modellen for å studere gallegangsbetennelse. Vi er særlig interessert i en bestemt type immunceller, Natural Killer T-celler (NKT-celler), som aktiveres ved presentasjon av antigener på CD1d-molekylet, og deres rolle i gallegangsbetennelse. Vår hypotese er at ved å injisere et stoff som aktiverer NKT-celler inn i gallegangene, vil vi forårsake en gallegangsbetennelse mediert av NKT-celler. Ved å sammenligne mus som får injisert NKT-aktiverende stoff med mus som får kontrollstoff kan vi studere NKT-cellers rolle i gallegangsbetennelse. Vi har nå lovende resultater fra eksperimenter med dette oppsettet og det ser ut som vi har klart å etablere en kirurgisk musemodell av gallegangsbetennelse mediert av NKT-celler. Mus som får injisert NKT-aktiverende stoff utvikler signifikant leverbetennelse sammenlignet med mus som får kontrollstoff.
Vår gruppe har CD1d knock-out (KO) mus som mangler NKT-celler og CD1d-molekylet. For å kartlegge NKT-cellers rolle (og fraværet av dem) i gallegangsbetennelse har vi utført tilsvarende forsøk som nevnt over i denne musetypen. Resultater fra disse eksperimentene støtter hypotesen om at NKT-celler medierer gallegangsbetennelsen i modellen ovenfor da CD1d KO mus ser ut til å være beskyttet mot sykdom. Vi har bekreftet dette funnet i videre eksperimenter der vi har funnet at mus injisert med antistoff som blokkerer CD1d-molekylet var beskyttet mot inflammasjon etter injeksjon av NKT-aktiverende stoff.
Da dette prosjektet nå nærmer seg slutten, var fokuset i 2016 å gjennomføre forsøk for å bekrefte tidligere resultater, ferdigstille arbeider og samle nok data til å publisere artikler for å beskrive etableringen av den nye induserte dyremodellen og den inflammatoriske gallegangsmodellen drevet av NKT-celler. Disse manuskriptene er nå snart klare for publikasjon, og etter planen skal doktorgradsavhandlingen leveres i løpet av første halvår 2017.
Primær skleroserende cholangitt (PSC) er en kronisk leversykdom uten kjent årsak og uten tilgjengelig effektiv behandling. Genetiske studier peker på at immunforsvaret er involvert i sykdomsutvikling i PSC. Innsikt i immunologiske mekanismer som regulerer betennelse i galleveiene kan vise vei for hvor man kan rette behandling mot PSC i fremtiden.Primær skleroserende cholangitt (PSC) er en kronisk leversykdom som rammer unge mennesker med debut i 30-40-årsalderen. Forenklet kan sykdommen beskrives som en kronisk betennelse i galletreet. Det finnes i dag ingen effektiv behandling av PSC og sykdommen leder derfor til irreversibel leversvikt med behov for levertransplantasjon i løpet av 10-15 år. En betydelig tilleggsutfordring for pasientene med PSC er at 10-20% utvikler gallegangskreft, en kreftform som ofte diagnostiseres for sent til at helbredende behandling er mulig. PSC er en av de vanligste årsakene til levertransplantasjon i Norge i dag og representerer en viktig pasientgruppe for oss på Rikshospitalet. Årsaken til PSC er i stor grad ukjent. Gjennom genetiske analyser har vår gruppe funnet en rekke gener, hovedsakelig relatert til immunforsvarets funksjon, der spesifikke varianter øker risikoen for PSC. Siden de genetiske variantene peker mot regulering av immunresponsen, er det relevant å studere immunologiske mekanismer som regulerer betennelse i galleveiene hos mennesker og i dyremodeller. På sikt kan innsikt i immunmekanismer vise vei for hvor man kan rette behandling mot PSC.
Stipendiaten med hovedansvar for dette prosjektet avviklet foreldrepermisjon fra mai-desember 2015 og resultatene rapportert her kommer derfor fra forsøk utført i perioden januar-april 2015. Vårt første delmål i forskningsprosjektet var å utvikle en indusert dyremodell der vi ved mikrokirurgiske teknikker induserer betennelse i galletreet. Gjennom et samarbeid med transplantasjonskirurgene har det lykkes oss å etablere denne induserte dyremodellen, der vi injiserer betennelsesfremmende stoff indirekte til galleveiene gjennom kateterisering av galleblæren. Vårt neste mål var deretter å bruke denne modellen for å studere gallegangsbetennelse. Vi er særlig interessert i en bestemt type immunceller, Natural Killer T-celler (NKT-celler), som aktiveres ved presentasjon av antigener på CD1d-molekylet, og deres rolle i gallegangsbetennelse. Vår hypotese er at ved å injisere et stoff som aktiverer NKT-celler inn i gallegangene, vil vi forårsake en gallegangsbetennelse mediert av NKT-celler. Ved å sammenligne mus som får injisert NKT-aktiverende stoff med mus som får kontrollstoff kan vi studere NKT-cellers rolle i gallegangsbetennelse. Vi har nå lovende resultater fra eksperimenter med dette oppsettet og det ser ut som vi har klart å etablere en kirurgisk musemodell av gallegangsbetennelse mediert av NKT-celler. Mus som får injisert NKT-aktiverende stoff utvikler signifikant leverinflammasjon sammenlignet med mus som får kontrollstoff.
Vår gruppe har CD1d knock-out (KO) mus som mangler NKT-celler og CD1d-molekylet. For å kartlegge NKT-cellers rolle (og fraværet av dem) i gallegangsbetennelse har vi utført tilsvarende forsøk som nevnt over i denne musetypen. Resultater fra disse eksperimentene støtter hypotesen om at NKT-celler medierer gallegangsbetennelsen i modellen ovenfor da CD1d KO mus ser ut til å være beskyttet mot sykdom. Vi har bekreftet dette funnet i videre eksperimenter der vi har funnet at mus injisert med antistoff som blokkerer CD1d-molekylet var beskyttet mot inflammasjon etter injeksjon av NKT-aktiverende stoff.
Primær skleroserende cholangitt (PSC) er en kronisk leversykdom uten kjent årsak og uten tilgjengelig effektiv behandling. Genetiske studier peker på involvering av immunforsvaret i PSC. På sikt kan innsikt i immunologiske mekanismer som regulerer betennelse i galleveiene derfor vise vei for hvor man kan rette behandling mot PSC i fremtiden.Primær skleroserende cholangitt (PSC) er en kronisk leversykdom som rammer unge mennesker med debut i 30-40-årsalderen. Forenklet kan sykdommen beskrives som en kronisk betennelse i galletreet. Det finnes i dag ingen effektiv behandling av PSC og sykdommen leder derfor til irreversibel leversvikt med behov for levertransplantasjon i løpet av 10-15 år. En betydelig tilleggsutfordring for pasientene med PSC er at 10-20% utvikler gallegangskreft, en kreftform som ofte diagnostiseres for sent til at helbredende behandling er mulig. PSC er en av de vanligste årsakene til levertransplantasjon i Norge i dag og representerer en viktig pasientgruppe for oss på Rikshospitalet. Årsaken til PSC er i stor grad ukjent. Gjennom genetiske analyser har vår gruppe funnet en rekke gener, hovedsakelig relatert til immunforsvarets funksjon, der spesifikke varianter øker risikoen for PSC. Siden de genetiske variantene peker mot regulering av immunresponsen, er det relevant å studere immunologiske mekanismer som regulerer betennelse i galleveiene hos mennesker og i dyremodeller. På sikt kan innsikt i immunmekanismer vise vei for hvor man kan rette behandling mot PSC.
Vårt første delmål i forskningsprosjektet var å utvikle en indusert dyremodell der vi ved mikrokirurgiske teknikker induserer betennelse i galletreet. Vi har nå lykkes i å etablere denne induserte dyremodellen, der vi injiserer betennelsesfremmende stoff indirekte til galleveiene gjennom kateterisering av galleblæren. Vårt neste mål var deretter å bruke denne modellen for å studere gallegangsbetennelse. Vi er særlig interressert i en bestemt type immunceller, Natural Killer T-celler (NKT-celler), som aktiveres ved presentasjon av antigener på CD1d-molekylet, og deres rolle i gallegangsbetennelse. Vår hypotese er at ved å injisere et stoff som aktiverer NKT-celler inn i gallegangene, vil vi forårsake en gallegangsbetennelse mediert av NKT-celler. Ved å sammenligne villtypemus som får injisert NKT-aktiverende stoff med mus som får kontrollstoff kan vi studere NKT-cellers rolle i gallegangsbetennelse. Vi har nå lovende resultater fra eksperimenter med dette oppsettet utført høsten 2014 og det ser ut som vi har klart å etablere en kirurgisk musemodell av gallegangsbetennelse mediert av NKT-celler.
Vår gruppe har CD1d knock-out mus som mangler NKT-celler og CD1d-molekylet. Vi har nylig startet å utføre tilsvarende forsøk som nevnt over i denne musetypen, med et ønske om å kartlegge NKT-cellers rolle (og fraværet av dem) i gallegangsbetennelse. Foreløpige resultater fra disse eksperimentene støtter hypotesen om at NKT-celler medierer gallegangsbetennelsen i modellen ovenfor. Videre jobber vi med å få på plass en musetype som har NKT-celler, men mangler CD1d-molekylet i galleveiene. Ved å repetere eksperimentet over i denne tredje musetypen, ønsker vi å kartlegge betydning av presentasjon av antigen på CD1d-molekylet i galleveiene for aktivering av NKT-celler og videre betydningen av samspillet mellom CD1d-molekylet og NKT-celler i gallegangsbetennelse.
Primær skleroserende cholangitt (PSC) er en alvorlig leversykdom uten tilgjengelig effektiv behandling. Årsaken til PSC er ukjent, men vår gruppe har funnet genetisk varianter knyttet til regulering av immunresponsen som øker risikoen. Studie av årsakssammenhenger og innsikt i immunmekanismer kan vise vei for hvor man kan rette behandling mot PSC.PSC er en kronisk leversykdom som rammer unge mennesker med debut i 30-40-årsalderen. Forenklet kan sykdommen beskrives som en kronisk betennelse i galletreet. Det finnes i dag ingen effektiv behanding av PSC og sykdommen leder derfor til irreversibel leversvikt med behov for levertransplantasjon i løpet av 10-15 år. En betydelig tilleggsutfordring for pasientene med PSC er at 10-20% utvikler gallegangskreft, en kreftform som ofte diagnostiseres for sent til at helbredende behandling er mulig. PSC er den vanligste årsaken til levertransplantasjon i Norge i dag og representerer en viktig pasientgruppe for oss på Rikshospitalet. Årsaken til PSC er i stor grad ukjent. Gjennom genetiske analyser har vår gruppe funnet en rekke gener, hovedsakelig relatert til immunforsvarets funksjon, der spesifikke varianter øker risikoen for PSC. Siden de genetiske variantene peker mot regulering av immunresponsen, er det relevant å studere immunologiske mekanismer som regulerer betennelse i galleveiene hos mennesker og i dyremodeller. På sikt kan innsikt i immunmekanismer vise vei for hvor man kan rette behandling mot PSC.
Vårt første delmål i forskningsprosjektet var å utvikle en indusert dyremodell der vi ved mikrokirurgiske teknikker induserer betennelse i galletreet. Gjennom et samarbeid med transplantasjonskirurgene har det lykkes oss å etablere denne induserte dyremodellen, der vi injiserer betennelsesfremmende stoff indirekte til galleveiene gjennom kateterisering av galleblæren. Vårt neste mål er nå å bruke denne modellen for å studere gallegangsbetennelse. Vi er særlig interressert i en bestemt type immunceller, NKT (Natural Killer T) celler og deres rolle i gallegangsbetennelse. Vår hypotese er at ved å injisere et stoff som aktiverer NKT-celler inn i gallegangene, vil vi forårsake en gallegangsbetennelse mediert av NKT-celler. Ved å sammenligne villtypemus som får injisert NKT -aktiverende stoff med mus som får kontrollstoff kan vi studere NKT-cellers rolle i gallegangsbetennelse. Vi har allerede lovende resultater fra dette eksperimentet, men det gjenstår litt arbeid for å optimalisere utfallsmålene etter organhøsting. Dette arbeider vi med på nåværende tidspunkt.
Når etterarbeidet etter kirurgien er på plass, planlegger vi videre å repetere eksperimentet ovenfor med villtype-mus. Videre har vi en CD1d knock-out mus som mangler NKT-celler og CD1d-molekylet. Ved å gjøre tilsvarende forsøk som nevnt over i denne musetypen, ønsker vi å kartlegge NKT-cellers rolle (og fraværet av dem) i gallegangsbetennelse. Videre jobber vi med å få på plass en musetype som har NKT-celler, men mangler CD1d-molekylet i galleveiene. Ved å repetere eksperimentet over i denne musetypen, ønsker vi å kartlegge betydning av presentasjon av antigen på CD1d-molekylet i galleveiene for aktivering av NKT-celler og videre betydningen av samspillet mellom CD1d-molekylet og NKT-celler i gallegangsbetennelse.
Vitenskapelige artikler
Berntsen NL, Fosby B, Valestrand L, Tan C, Reims HM, Schrumpf E, Karlsen TH, Line PD, Melum E
Establishment of a surgical bile duct injection technique giving direct access to the bile ducts for studies of the murine biliary tree.
Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol 2018 Mar 01;314(3):G349-G359. Epub 2017 des 6
PMID: 29212771 - Inngår i doktorgradsavhandlingen
Deltagere
- Bjarte Fosby Medveileder
- Pål Dag Line Medveileder
- Tom Hemming Karlsen Medveileder
- Espen Melum Hovedveileder
- Natalie Lie Berntsen Doktorgradsstipendiat (finansiert av denne bevilgning)
- Aksel Foss Medveileder
eRapport er utarbeidet av Sølvi Lerfald og Reidar Thorstensen, Regionalt kompetansesenter for klinisk forskning, Helse Vest RHF, og videreutvikles av de fire RHF-ene i fellesskap, med støtte fra Helse Vest IKT
Alle henvendelser rettes til eRapport