Forskningsmetodologi og aldring Flashcards
Definer geroscience
Geroscience er et tværfagligt forskningsområde, der fokuserer på at forstå aldring som en grundlæggende proces og udforsker de underliggende mekanismer, der knytter sig til aldring og aldersrelaterede sygdomme.
Målet med geroscience er at forsinke aldringsprocessen og forbedre livskvaliteten hos ældre mennesker ved at finde måder at forhindre eller reducere de sundhedsmæssige problemer, der ofte følger med aldring.
Angiv hvorfor Drosophila kan anvendes ved præklinisk aldringsforskning
Drosophila (bananflue):
Ca. 33-50& af deres gener har stor lighed med pattedyrs.
Her har man undersøgt effekten af sirtuiner som antiaging-gener:
- Kalorierestriktion kan aktivere sirtuiner (gener) 🡪 i gær kan sirtuiner reducere sandsynlighed for at generne erhverver mutationer, der bidrager til aldring.
Fordele:
- Genomet i bananfluer er fuldt sekventeret 🡪 mere end 50% af generne er homologe med menneskers.
- Mere end 75% af kendte humane sygdomsgener (der giver sygdomme) er homologe med bananfluers.
- Kort livstid
- Få vedligeholdelseskriterier
- Rig genetisk ressource
- Nemt at udføre genetisk manipulation på.
Angiv hvorfor Caenorhabditis elegans kan anvendes ved præklinisk aldringsforskning
Caenorhabditis elegans (rundorm):
Populær modelorganisme (ca. 33-50% af deres gener har stor lighed med pattedyrs).
Formål: finde gener og interventioner som øger levetiden 🡪 molekylære mekanismer 🡪 behandle eller forebygge aldersrelaterede sygdomme.
Karakteristika:
- Små (1,2 mm)
- Kort livscyklus
- Kort levetid 🡪 muligt at studere genetiske og miljømæssige ændringers virkning på grundlæggende mekanismer på meget kort tid.
- Indeholder tarm-, nerve- og immunsystem 🡪 stor fordel når man studerer indviklede sammenhænge.
- Indeholder mikrobiota
- Gennemsigtig 🡪 behøver ikke dissekere den for at se, om der er udviklingsdefekter.
- Gener er bevaret mellem orme og mennesker
- Smarte genetiske redskaber
- Gamle orme ligner ældre mennesker, fordi de udviser samme karakteristika som nævnt nedenfor.
Kan studere modeller af sygdomme, som rammer mennesker, fx:
- Tab af bevægelse
- Muskeltab (sarkopeni)
- Akkumulering af produkter fra lipidoxidation
- Akkumulering af proteinaggregater
- Hukommelsestab
Angiv hvorfor Zebrafisk kan anvendes ved præklinisk aldringsforskning
Zebrafisk:
- Viser en gradvis aldring tilsvarende menneskers.
- Har gener, der ikke (stort set ikke) har ændret sig gennem evolutionen.
- Kan nemt genetisk manipuleres
- Billig at bruge
- Formerer sig let
- Deres regenerative evne formindskes med alder (ligesom mennesker) + øget risiko for fysiske skader med alderen.
Angiv hvorfor Flagermus kan anvendes ved præklinisk aldringsforskning
Flagermus:
- Ældes meget langsomt 🡪 derfor studeres deres DNA for evt. at kunne vende aldringsprocessen.
Angiv hvorfor Gær kan anvendes ved præklinisk aldringsforskning
**Gær: **
- Indeholder mange pathways der er relevant for ældning og sygdomme i mennesker, og som er velbevarende (inkl. ernæringssignalering, cellecyklusregulering, DNA-reparationsmekanismer, mitokondriel homeostase, lipostase, proteinfoldning og -sekretion, proteostase, stressrespons og reguleret celledød).
- Kalorierestriktion kan aktivere sirtuiner (gener) 🡪 i gær kan sirtuiner reducere sandsynlighed for at generne erhverver mutationer, der bidrager til aldring.
Angiv hvorfor Mini-grise kan anvendes ved præklinisk aldringsforskning
**Mini-grise: **
- Vokser langsommere og har en lav kropsvægt 🡪 tillader at eksperimenter udføres med mindre dosis af drug.
- Grise og mennesker minder anatomisk om hinanden.
Angiv hvorfor Mus og Rotter kan anvendes ved præklinisk aldringsforskning
Mus/Rotter:
- Genetisk lighed med mennesker: Mus og mennesker deler mange gener og biologiske mekanismer, hvilket gør mus til en nyttig model for at undersøge aldring og aldersrelaterede sygdomme.
- Kort levetid: Dette gør det lettere at observere aldringens progression og teste interventionsmetoder.
- Genetisk manipulation: Mus er genetisk modificerbare, hvilket betyder, at forskere kan oprette mus med specifikke genetiske ændringer for at studere virkningerne på aldring og aldersrelaterede sygdomme. Dette giver mulighed for at udforske årsagssammenhænge og identificere potentielle mål for behandlinger.
Angiv argumenter for og imod anvendelse af simple modelorganismer til at studere aldring i mennesker
Der er både argumenter for og imod anvendelse af simple modelorganismer til at studere aldring i mennesker:
Argumenter for anvendelse af simple modelorganismer:
- Genetisk kontrol: Simple modelorganismer som gær, rundorme (C. elegans) og frugtfluer (Drosophila) har kortere generationstider og færre gener i forhold til mennesker, hvilket gør det lettere at manipulere gener og observere effekterne på aldring. Dette kan bidrage til en bedre forståelse af de genetiske mekanismer bag aldring.
- Biomarkører: Simple modelorganismer har enkle og tydelige biomarkører for aldring, såsom nedsat bevægelse eller ophobning af skader. Dette gør det lettere at måle aldringens progression og effekten af interventioner.
- Kosteffektivitet: Undersøgelser med simple modelorganismer er ofte mere omkostningseffektive og tidsbesparende end prækliniske forsøg med pattedyr, hvilket kan føre til hurtigere fremskridt inden for aldringsforskningen.
- Klarhed og enkelhed: Simple modelorganismer tillader mere grundlæggende og klare eksperimenter, hvilket kan hjælpe med at isolere specifikke mekanismer og sammenhænge i aldring uden kompleksiteten af de mange faktorer, der er involveret i mennesker.
Argumenter imod anvendelse af simple modelorganismer:
- Forskelle mellem arter: Simple modelorganismer er ikke mennesker, og der er væsentlige forskelle i biologi, livshistorie og aldringsmekanismer mellem disse organismer og mennesker. Dette kan begrænse overførbarheden af resultater til mennesker.
- Kompleksitet: Aldring hos mennesker er en meget kompleks proces med mange bidragydende faktorer, herunder miljømæssige, genetiske og livsstilsfaktorer. Simple modelorganismer kan ikke fuldt ud efterligne denne kompleksitet.
- Mangel på vævsspecifikhed: Simple modelorganismer har ofte ikke det samme vævs- og organsystem som mennesker. Undersøgelser i simple organismer kan derfor ikke fange de vævs- og organspecifikke aspekter af aldring.
- Åbne spørgsmål om relevans: Selvom der er gjort betydelige fremskridt inden for aldringsforskning ved hjælp af simple modelorganismer, forbliver spørgsmålet om, hvor meget denne forskning kan generaliseres til mennesker, stadig åbent.
Samlet set kan simple modelorganismer være værdifulde værktøjer til at studere grundlæggende aldringsmekanismer, men det er vigtigt at anerkende deres begrænsninger og supplere resultaterne med undersøgelser i mere komplekse systemer og i sidste ende i mennesker for at opnå en fuldstændig forståelse af aldring og dets indvirkning på sundhed og sygdom.
Arranger følgende dyr efter stigende levetid: mus, flagermus, mini-grise, rotter, Drosophila, C. elegans, Zebrafisk, gær
- Gær
- C. elegans
- Drosophila
- Mus
- Zebrafisk
Rotter
Flagermus
Mini-grise
Hvilke af ovenstående dyr ligner mennesker mest? Er det overhovedet vigtigt?
Det er vanskeligt at svare entydigt på, da det afhænger af, hvad man ønsker at studere. Det betyder måske ikke så meget, hvis man er opmærksom på begrænsningerne. Mini-grisen er måske den mest komplekse – men også klart den dyreste at anvende.
Kom med eksempler på processor, som kan manipuleres og derved forlænge levetiden af flere af disse modelorganismer.
Dietary restriction virker tilsyneladende i alle organismer testet. Andre bud kunne være mTOR signallering eller Insulin signalling (FOXO).
Hvad er homologe proteiner? Hvordan kan du teste, om et bestemt C. elegans gen faktisk er en homolog til dit humane gen, som du er interesseret i?
Homologe proteiner er proteiner, der deler en fælles evolutionær oprindelse og har en lignende funktionel struktur og sekvens, selvom de kan forekomme i forskellige organismer. Disse proteiner nedstammer fra en fælles forfader, men de kan have ændret sig over tid for at tilpasse sig specifikke funktioner i de forskellige organismer. Homologe proteiner er ofte afgørende for at forstå, hvordan bestemte biologiske funktioner er bevaret og ændret gennem evolutionen.
Når du ønsker at teste, om et bestemt gen i en simpel modelorganisme som C. elegans er en homolog til et humant gen, er der flere tilgange.
Disse tilgange, sammen med kombineret bevisførelse og analyse, kan hjælpe med at afgøre, om et bestemt C. elegans-gen er en homolog til det humane gen, du er interesseret i. Det er vigtigt at forstå, at homologi ikke altid er 100% ensartet, og gener kan have ændret sig over tid, men en kombination af disse metoder kan give overbevisende beviser for genetisk sammenhæng mellem to organismer.
Hvilke mis-foldede proteiner er associerede med følgende alders-relaterede sygdomme: Alzheimer’s, Parkinson’s og Huntington’s disease.
Alzheimer’s disease: Amyloid Beta
Parkinson’s disease: Alpha-synuclein
Huntington’s disease: PolyQ
Hvor mange neuroner har mennesker og hvor mange har C. elegans?
Mennesket har ca. 75.000.000.000-100.000.000.000 (mænd har flest …) og C. elegans har præcis 302.
Nedenstående orme er en model for Huntington’s, som udtrykker Q35 i deres body wall muskler. Hvilke paneler svarer til unge, midaldrende og gamle orme?
Forklar, hvorfor. Hvor gamle er ormene er på de forskellige paneler mon?
Med øget alder danner polyQ aggregater.
Ormen i midten må være yngst (3 dage), så kommer ormen til venstre (6 dage) og endelig ormen til højre (10 dage).
Nedenstående orme er en model for Parkinson’s sygdom, som udtrykker α-synuclein fusioneret til Yellow fluorescent protein (YFP) i deres body-wall muskler. Kontrollerne udtrykker kun YFP. Hvad viser kontrol panelerne? Hvad viser α-synuclein panelerne?
Kontrolpanelerne viser, at det ikke er pga YFP, at der dannes aggregater med øget alder – det er på grund af a-synuclein, at der dannes aggregater. Det er
samme aggregater, som man finder i patienter med Parkinson’s disease (i hvert fald nogle af dem).
