De såkaldte ekstracellulære vesikler blev tidligere betragtet som affald fra cellerne. Vi ved meget mere om disse vesikler i dag, såsom at de har mange oprindelser og respektive roller i alle former for liv. Ekstracellulære vesikler kan fx videregive forskellige typer information fra en celle til en anden over en lang afstand, såsom hormoner, men på en mere kompliceret måde end signalering.

Selv om vi ved meget om disse vesikler, så mangler vi dog stadig at få indsigt i deres helt grundlæggende biologi. Hvordan finder de deres destination gennem blodbanen? Hvilke budskaber formidles? Kan vi bruge denne viden til at manipulere kommunikationen mellem celler? Adjunkt Yuya Hayashi vil sammen med to ph.d.-studerende forsøge at svare på disse udfordrende spørgsmål de næste fem år.

"Det var fantastisk at få nyheden om bevillingen, der kom helt uventet, mens jeg var på barselsorlov og havde travlt med at skifte ble på min lille pige," siger Yuya. "Jeg er meget glad for at få denne fantastiske mulighed for at studere dette spændende område, som man stadig ikke kender til bunds. Projektet er tværfagligt, og jeg glæder mig meget til at rykke grænsen for min forskning ved at starte nye samarbejder med eksperter på tværs af forskellige forskningsområder."

Studier med zebrafisk i hovedrollen som model for bionanovidenskabelig forskning

Yuya gennemførte en femårig ph.d.-uddannelse ved Interdisciplinary Nanoscience Center (iNANO), Aarhus Universitet (AU). Dengang var hans yndlingsdyr regnorme, der gjorde det muligt for ham at studere primitive immunresponser mod konstruerede nanopartikler med reference til menneskelige immunceller, hvor det var muligt.

Han skiftede til zebrafisk og startede sine egne studier med to på hinanden følgende postdoc-stipendier fra Danmarks Frie Forskningsfond og Lundbeckfonden. Han fik først kendskab til banebrydende zebrafiskeforskning ved Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Tyskland, og etablerede derefter en zebrafiskemodel til bioimaging af nanopartikler ved Institut for Molekylærbiologi og Genetik (MBG), AU.

Link til nyhedsartikler om resultaterne fra disse studier

• Zebrafisk lader dig se nanopartiklers skæbne i den levende organisme
• Fostre fra zebrafisk hjælper med at vise, hvad der sker med nanopartikler i blodet

"Min forskning har indtil nu fokuseret på, hvordan immunsystemer reagerer på syntetiske nanopartikler, der sprøjtes ind i blodet. Men så fandt jeg ligheder mellem måden disse nanopartikler og ekstracellulære vesikler opfører sig på, når de er inde i blodbanen," siger Yuya. "Det var på dette tidspunkt jeg skiftede spor – takket være en Lundbeck Foundation Experiment bevilling, der gav mig mulighed for at udvikle en banebrydende metode til at studere ekstracellulære vesikler i zebrafisk."

Zebrafisk skal bruges til at løse to store udfordringer

Det nye projekt vil kombinere Yuyas seneste arbejde med ekstracellulære vesikler og ny nanoteknologi kaldet "RNA origami". Det, der forbinder disse to, er RNA-interferens – en vigtig biologisk proces til regulering af genekspression. Ekstracellulære vesikler menes at have evnen til at bruge regulatorisk RNA som en kommunikationsmåde mellem celler. Denne proces vil blive efterlignet ved målrettet levering af sådanne RNA-molekyler ved hjælp af RNA-origami-teknologien.

"Dette projekt har mange planlagte samarbejder inden for universitetet og på tværs af Europa. Blandt dem vil jeg gerne fremhæve støtten fra Ebbe Sloth Andersen og Jørgen Kjems (MBG/iNANO), som vil hjælpe mig med RNA-origami." siger Yuya.

Han fortsætter: "RNA-origami er en ny teknologi, der er født på iNANO, og jeg er meget interesseret i dens anvendelse i levende organismer – det giver mulighed for at få ny indsigt i, hvordan immunsystemer virker mod kunstige RNA-strukturer. Naturen har udtænkt måder til at bekæmpe virus, fx gennem genkendelse af fremmede DNA- og RNA-molekyler i en celle. Hvorfor leveres RNA via ekstracellulære vesikler uden antiviral immunitet? Findes der en speciel sti for ekstracellulære vesikler til at frigive lasten ind i cellen uskadt?

Yuyas forskergruppe vil søge svar på betydningen af ekstracellulære vesikler i RNA-kommunikation, og hvordan det kan udnyttes til biomedicin uden at aktivere antiviral immunitet. Zebrafisk vil spille en centrale rolle som modelorganisme gennem billeddannelse og genetiske tilgange. Han mener, at et vellykket resultat af dette projekt vil omdefinere vores forståelse af, hvordan livet fungerer gennem kommunikation mellem celler.

Zebrafiskanlægget ved MBG

Yuyas forskning er blevet assisteret af zebrafiskefaciliteten, ledet af Kasper Kjær-Sørensen og Claus Oxvig ved MBG, AU. Korrespondance vedrørende brugen af faciliteten skal ske til Kasper (kks@bg.au.dk) eller Claus (co@mbg.au.dk).

Mere information

Adjunkt Yuya Hayashi
Institut for Molekylærbiologi og Genetik
Aarhus Universitet
yuya.hayashi@mbg.au.dk

Gruppens hjemmeside:
https://mbg.au.dk/yuya-hayashi/

Twitter:
@NanoBIaS_Yuya