En model af nyren

Olga Sosnovtseva drømmer om at skabe en model af nyren, som vil øge forståelsen af, hvad der fører til forhøjet blodtryk og lette udviklingen af ny og bedre medicin.

Af Eline Mørch Jensen

Olga Sosnovtseva

Olga Sosnovtseva er ph.d i fysik og matematik fra Rusland og ph.d i humanbiologi fra Tyskland. Hendes drøm er at skabe en model af nyren, som blandt andet vil kunne gøre det muligt bedre at forstå, hvad der fører til forhøjet blodtryk og desuden lette udviklingen af ny og bedre medicin.

- Inden for fysikken har vi tradition for at bruge matematiske modeller til at forstå komplekse biologiske systemer, og ikke mindst til at forsøge at forudsige hvordan disse systemer, for eksempel nyren, vil udvikle sig over tid. Anvendelsen af modeller går hånd i hånd med brugen af eksperimentelle teknikker. Modellerne og de eksperimentelle teknikker er blevet forbedret gradvist med årene, fortæller Olga Sosnovtseva og tilføjer:

- Det er et felt jeg selv har arbejdet med de sidste 10 år - og sikkert vil blive ved med at arbejde med og være optaget af resten af mine dage - men ind imellem står vi alligevel og mangler de rette modeller. Derfor kræver det ressourcer at komme videre, og så kræver det selvfølgelig dygtige post docs og PhD´ere, især fysikere med en god forståelse af matematikken som værktøj.

Og det er lige præcis hvad KUs strategiske forskningsprojekt ”Dynamiske systemer: matematisk modellering og statistiske metoder i social-, sundheds- og naturvidenskab” skal råde bod på, hvorfor Olga Sosnovtseva også har store forhåbninger til resultaterne:

- Håbet er at få skabt en model af hele nyren, på samme måde som man i Oxford har lavet en model af hjertet og – i forskningsmiljøer andre steder i verden – modellerer hjernen og hele kroppen. Jeg kan naturligvis ikke garantere for at det vil lykkes, kun sige at jeg håber det. Det ville være en drøm der gik i opfyldelse!

- Desværre er det nemlig meget begrænset hvad vi rent faktisk kan undersøge i vores eksperimenter med rottenyrer. Faktisk kan vi kun lige bevæge os ind i nyrens overflade, vi måler jo med laser og kan kun gå cirka en millimeter ind. Desuden er der en million nefroner i en menneskenyre mod kun 30.000 i en rottenyre, siger Olga Sosnovtseva.

Skal det så være en model af en menneskenyre eller en rottenyre?

- En rottenyre; for modellen er nødt til at være baseret på eksperimentelle data, blandt andet af nyrens blodgennemstrømning. Matematiske modeller kan gøre os i stand til at få øje på mønstre, vi ellers ikke ville opdage.

- Med dem kan vi for eksempel blokere forskellige mekanismer for så at se nærmere på, hvad der sker i systemet. Samtidig giver de os mulighed for at kombinere teknikker, sådan at vi kan få en bedre forståelse af sammenhængen mellem nyrens anatomiske struktur og dens funktioner, forklarer Olga Sosnovtseva.

Hun tilføjer at det er som at bevæge sig rundt i en cirkel, hvor nye eksperimentelle resultater kan lede til justeringer i modellerne. Eller omvendt: At anvendelsen af en model fører til ideer og nye forudsigelser, som kort tid efter kan afprøves eksperimentelt og måske verificeres. Med andre ord en ideel symbiose mellem eksperimenter og modeller.

Næste fase i denne proces er simuleringen af en hel nyre, sådan at det i fremtiden i stigende grad vil blive muligt at undersøge de dybereliggende netværk af nefroner, som er ekstremt vanskelige at måle eksperimentelt.

Hvordan vil en sådan model af nyren kunne berige forskningen?

- Vi ved at nyrerne har forbindelse med blodtrykket og selv er i stand til at regulere det. Ved at udvikle modeller, der giver os en bedre forståelse af hvordan blodkarrene løber og blodgennemstrømningen reguleres, bliver vi bedre til at analysere og forudsige nyrernes opførsel.

- Det er for eksempel velkendt at blodtrykket er højere i de dybereliggende nefroner, men ukendt hvilken betydning dette har for blodgennemstrømningen, eller om de opfører sig på samme måde som nefronerne i overfladen. Det håber vi på at en model vil kunne gøre os væsentligt klogere på. Det er den ene del af forskningen, det vi kan kalde for grundforskningen.

- Den anden del handler om udviklingen af ny medicin, og om forbedringen af den medicin der allerede er udviklet, sådan at den personaliseres, det vil sige at medicinen kan doseres efter behov. Her kan modeller hjælpe os til at forstå hvordan medicin virker på den enkelte alt efter vægt, alder m.v., og dermed bruges til at udregne de mest præcise doseringer.

- Hvilket igen vil kunne føre til at effekten af forskellige medikamenter, for eksempel blodtryksdæmpende medicin, bliver så god som mulig og – mindst lige så vigtigt - at bivirkningerne bliver så få som muligt, siger Olga Sosnovtseva.  

- Så sammen med grundforskningen er det i høj grad udviklingen af ny, bedre og mere sikker medicin, vi forskere har at byde på og håber at kunne bidrage med i dette forskningsprojekt. Selv om jeg da også har kendskab til at private medicinalfirmaer arbejder med både modellering og udvikling og forbedring af medikamenter, herunder forsøg på at sænke bivirkninger forbundet med indtagelsen af visse medikamenter.     

Endelig fremhæver Olga Sosnovtseva den etiske dimension, der ligger i at antallet af forsøg med rotter vil kunne nedbringes betydeligt med en udvidet brug af modeller, om end en vis grad af dyreforsøg nok altid vil være nødvendig for forskningen. 

Read this interview in English.