Doktorgradsarbeidet til Khadeeja Siddique viser hvordan de nyeste enkeltcelle-genteknologiene kan brukes i forskning på hormonproduksjonen hos fisk.
Dyr bruker hormoner til å koordinere funksjonene til individuelle celler og organer. Hormoner regulerer mange viktige fysiologiske prosesser og utviklingsprosesser, for eksempel stress og reproduksjon.
– En av hovedkjertlene ved hormonproduksjon er hypofysen, som er lokalisert under hjernen. Den oversetter hjernens respons på eksterne og interne forhold til hormoner som utskilles i blodomløpet, forklarer Khadeeja Siddique.
Kan påvise hvilke funksjoner cellene har
I sin forskning har hun brukt de nyeste molekylære teknologiene for å forstå hvordan fiskens hypofyse er organisert og regulert. Ved å bruke enkeltcelletranskriptomikk har hun påvist hvilke typer celler hypofysen består av, og hvilke funksjoner de har.
Denne teknologien fungerer ved å løsne cellene fra vevet, og klargjøre hver enkelt celle for analyse ved hjelp av neste generasjons DNA-sekvensering.
– Ved å måle hvilke gener som er aktivert i en celle, er det mulig å finne ut hva en celle gjør i det øyeblikket. For eksempel kan teknologien bli brukt til å måle hvilke hormoner som produseres i hver celle, sier Siddique.+
15 celletyper i hypofysen
Hun har undersøkt mer enn seks tusen celler på denne måten. Mange av dem har de samme aktive genene, og er derfor den samme celletypen.
– Det viser seg at det er omkring 15 celletyper i fiskens hypofyse, hver med sine spesifikke funksjoner. Ti av dem er involvert i hormonproduksjon. De andre regulerer sannsynligvis aktiviteten i de hormonproduserende cellene.
Data fra studien gir et godt utgangspunkt for forskning på mekanismene i denne reguleringen.
Spesialiserte celler
Et av de store åpne spørsmålene om fiskens hypofyse har vært hvor spesialiserte cellene er. Hos pattedyr er det vanlig for en celle å produsere flere ulike hormoner, for eksempel veksthormon og prolaktin, hormonet som styrer melkeproduksjon.
– Data fra enkeltceller viser at dette er uvanlig i fisk og at celler vanligvis bare skrur på ett enkelt hormonproduserende gen. Få celler er involverte i flere funksjoner, sier Siddique.
Nye oppdagelser
Enkeltcelletranskriptomikk er en kraftig teknologi som for tiden er mye brukt til å katalogisere celletyper, forstå deres utvikling og undersøke cellulære mekanismer. Den gir også muligheter for nye oppdagelser.
– Jeg ble oppmerksom på at det er to ulike celletyper som produserer prolaktin, noe som var uventet. I fisken er dette hormonet ikke involvert i melkeproduksjon, men i å tilpasse kroppen til salt- eller ferskvann. Andre studier av disse cellene i fisk fra oppdrett i fersk-, brakk- eller saltvann antyder at de to celletypene spiller en rolle i å hjelpe fisken å håndtere disse ulike forholdene.
Kunnskapen kan overføres til andre firskearter
Siddiques forskning ble gjort på modellfisken medaka. Den er enkel å jobbe med i laboratoriet og er ofte brukt som en modellorganisme i biologi.
– På lang sikt kan kunnskapen om medakaens hypofyse bli brukt til å forstå hvordan andre fiskearter, for eksempel de i norsk oppdrettsnæring, regulerer vekst, stress, og reproduksjon.