MultiPath-AD: Är Alzheimers sjukdom en eller flera sjukdomar? 

Alzheimers sjukdom (AD) leder ofta till kognitiva symtom (minnesproblem) som leder till demens på lång sikt. En anledning till att vi fortfarande saknar bra behandlingar för AD kan vara sjukdomens heterogenitet där tillstånd med delvis olika sjukdomsbild uppträder. Detta komplicerar tidig diagnos samt chanserna att utveckla nya läkemedel. Det är därför av stor vikt att vi får en bättre förståelse för de bakomliggande mekanismerna som driver denna heterogena sjukdom. Med hjälp av avancerad hjärnavbildning kommer vi att studera ett unikt patientmaterial med målet att få en bättre förståelse för ADs heterogenitet och komplexitet. Hjärnavbildning kan mäta flera egenskaper i hjärnan som till exempel struktur och funktion. Vårt tillvägagångssätt med en kombination av många hjärnavbildningsmetoder ligger i framkant och vi hoppas kunna bygga sjukdomsmodeller som kan ge oss en bättre mekanistisk insikt i AD och förståelse som möjliggör utveckling av precisionsmedicin för en säkrare diagnos och utvärdering av vilken typ av hjälp patienterna ska få. Det skulle innebära att patienter kan få ett mer skräddarsytt stöd, vilket innebär mindre lidande för patienter och samhället. Vi hoppas också kunna underlätta utvecklingen av nya läkemedel och strategier för förebyggande och framtida behandlingar.

Farliga förbindelser – Vilken roll spelar synaptiska celladhesionsprotein för utvecklandet av neuroblastom?

Neuroblastom är solida tumörer som drabbar barn och är förenat med hög dödlighet. Aggressiva tumörer svarar dåligt på befintlig terapi, vilket kräver bättre förståelse av sjukdomen. Neuroblastom uppstår till följd av felaktig differentiering av förstadier till binjuremärgens celler. Nya fynd tyder på att en annan sorts cancer, hjärntumören gliom, blir mer aggressiv av ett samspel mellan tumörceller och nervceller. Man har funnit att ett protein som bidrar till bildandet av nervcellskopplingar, så kallade synapser, inducerar signaler i cancercellerna som främjar dess tillväxt. Om liknande mekanismer förekommer också vid andra cancersjukdomar såsom neuroblastom är inte känt. Vi har funnit att samma proteinfamilj som främjar gliom också kopplas till dålig prognos vid neuroblastom. Detta projekt syftar till att utforska möjliga mekanismer bakom sambandet samt utröna om nervändar från det sympatiska nervsystemet, som normalt innerverar binjuremärgen, bidrar till neuroblastom. Att bättre förstå de signaler som driver tillväxt av neuroblastom kan hjälpa oss att utforma nya och bättre terapier.

Genvägsselektiva samt organellspecifika biosensorer i syfte att analysera signalering i 3D-cellmodeller av diabetes

Diabetes är ett komplext tillstånd som karakteriseras av obalans i nivåer av blodglukos som i sin tur regleras av två hormoner kända som glukagon och insulin. Reglering av dessa hormoner och således reglering av blodglukosnivåerna sker främst via två sorters receptorer vid namn Glukagonreceptor (GCGR) och glukagonliknande peptidreceptor (GLP-1R). Dessa två receptorer tillhör familjen av så kallade G-proteinkopplade receptorer som förmedlar signaler från cellytan till intracellulära signalmolekyler vilket resulterar i fysiologiska svar. Vid behandling av diabetes används ett flertal läkemedel som inriktar sig på antigen GCGR eller GLP-1R. Förutom det allmänna obehaget som diabetesrelaterade injektioner medför och utöver de vanliga biverkningar som har noterats så har även säkerheten för dessa läkemedel ifrågasatts de senaste åren på grund av en möjlig koppling till pankreatit eller bukspottkörtelcancer. Dessutom krävs ofta dosjusteringar och / eller kombinationsterapier i takt med att sjukdomen fortskrider vilket understryker vikten av att utveckla nya behandlingsmetoder. Detta forskningsprojekt syftar till att implementera nya biosensorer i 3D-cellmodeller av levern och bukspottkörteln för att bättre karakterisera signalprofilerna för dessa viktiga receptorer och förbättra behandlingarna för diabetespatienter.

Bakteriella yttre membran vesiklar – nyckeln att lösa den antibiotika krisen?

Antimikrobiell resistens är ett av de största och mest akuta hoten för global hälsa. Gramnegativa bakterier i ESKAPE-gruppen utgör en särskild utmaning för utvecklingen av nya antibiotika. I min ansökan föreslår jag att lösa detta problem genom att implementera bakteriella yttre membranvesiklar som en innovativ bioteknologisk plattform för upptäckt, utveckling och mekanistisk analys av antibiotika mot Gramnegativa bakterier. Jag utvecklade nyligen en metod för att manipulera proteininnehållet i bakteriella yttre membranvesiklar, som naturligt produceras av Gramnegativa bakterier och kan ses som ett isolerat mikrokosmos, bestående av yttre membran fyllt med periplasmiska komponenter. Dessa manipulerade vesiklar kommer för första gången att möjliggöra detaljerad in vitro-karakterisering av cellväggskomponenter i en fysiologiskt relevant miljö. Jag tänker nu fortsätta detta banbrytande arbete för att: 1) använda OMV (outer membrane vesicles) som ett nytt screeningverktyg för att identifiera potentiella antimikrobiella substanser, 2) utföra detaljerad strukturanalys av antibiotikaresistensmekanismer in situ, och 3) utforska potentialen hos Gramnegativa bakteriers yttre membran som ett mål för antibiotika. Jag förväntar mig att den föreslagna forskningen kommer att resultera i betydande nya insikter och en djupare molekylär förståelse av antibiotikaresistensmekanismer och jag tvivlar inte på att mina föreslagna metoder kommer att hjälpa till att identifiera nya antimikrobiella substanser och nya antibiotikamål.

Hjärtesaker – biofilmer på kardiovaskulära proteser, mikrobiologiska egenskaper och antibiotikakänslighet

Antibiotikaresistens är ett ökande problem, och med ökande användning av proteser i kärl och hjärta är även infektioner på sådana proteser allt vanligare. Vid infektioner på kroppsfrämmande material bildas ofta en så kallad biofilm, där bakterierna omges av en seg massa av sockerarter och proteiner. Detta, ihop med att bakterierna delar sig långsammare i biofilmen, gör att bakterierna ofta blir väldigt svåra att behandla med antibiotika. Klaffarna i hjärtat kan fungera dåligt och kan behöva ersättas. Även kärl i kroppen kan vara skadade. Det har nu kommit klaffproteser (TAVI) och kärlproteser (EVAR/TEVAR) som sätts in via kärlkateter, istället för öppen operation, vilket gjort det möjligt att hjälpa personer som annars inte hade kunnat opereras. Det är dock sällan möjligt att plocka ut dem om dessa proteser blir infekterade vilken är problematiskt. Antibiotika är då ofta den enda behandling som finns, ibland med livslång behandling. Detta projekt som genomförs vid Rigshospitalet i Köpenhamn ska därför studera hur biofilm bildas på denna typ av proteser, hur det påverkar antibiotikakänslighet samt sambanden mellan biofilmsbildning på proteserna och hur det går för patienterna. Målet är att sätta upp modeller som bättre förklarar hur antibiotika påverkas av biofilmerna och kunna förutsäga vilka antibiotikasorter som kommer att fungera bäst när patienter med kateterinsatta hjärt- och kärlproteser får protesinfektioner.

Identifiering av somatiska mutationer i kärlväggen – nya riskfaktorer och behandlingsmål för vaskulärt åldrande

Somatiska mutationer ansamlas kontinuerligt under hela livet, vilket resulterar i vävnader som består av kloner med olika genetisk sammansättning. Medan majoriteten av mutationer sannolikt inte har någon funktionell betydelse, bidrar vissa till sjukdomar och åldrande. Kärlväggen som bland annat består av kloner av glatta muskelceller gör denna vävnad särskilt känslig för somatiska mutationer. Men somatiska mutationers relevans för kärlväggens funktion och för kärlbiologi i allmänhet är till stor del helt outforskat. Det övergripande målet för forskningen som beskrivs i denna ansökan är att kartlägga somatiska mutationer i den mänskliga kärlväggen och undersöka relevansen av den resulterande somatiska mosaiken för åldersrelaterad hjärt-kärlsjukdom med hjälp av musmodeller. Vår hypotes är att somatiska mutationer i kärlväggen funktionellt bidrar till åldersrelaterad hjärt-kärlsjukdom. Specifika mål för projektet är att: 1) generera en atlas över somatiska mutationer i människans kärlvägg med encellsupplösning vid ateroskleros och kronisk njursjukdom 2) utvärdera funktionell betydelse av ålders-relaterad somatisk mutagenes i kärlväggen med hjälp av in vivo-modeller 3) utvärdera den funktionella betydelsen av en specifik somatisk mutation med användning av så kallad in vivo lineage tracing i möss. Vi förväntar oss kliniska implementeringar från dessa studier, inklusive identifiering av genetiska riskfaktorer för vaskulärt åldrande, av vikt för att förutsäga och förhindra åldersrelaterad kärlsjukdom.

Förstå bidraget från kromosomala gener i den intracellulära anpassningen av Shigella – nya virulensfaktorer och potentiella läkemedelsmål

Shigella är en intracellulär bakterie som orsakar shigellos och dysenteri. Varje år dör fler än 200 000 av shigellainfektioner vilket gör shigellainfektioner till den mest dödliga diarrésjukdomen. Endast 10 bakterier är tillräckligt för att orsaka en infektion. Den ökande förekomst av antibiotikaresistens är oroväckande och därför behöver det utvecklas alternativa behandlingsmetoder för att i framtiden kunna bota dessa infektioner.

Shigellas förmåga att orsaka infektioner beror till stor del på dess virulensplasmid. Tidigare studier har därför fokuserat på reglering av generna på virulensplasmiden, medan reglering av de kromosomala generna till stor del förblivit outforskad. Vi har använt två olika metoder för att identifiera kromosomala gener som är viktiga vid infektion. För att kunna bekräfta dessa geners roll vid infektioner har vi utvecklat en uppskalningsbar CRISPR-Cas9 metod som med hög effektivitet muterar gener i shigella.

I detta projekt kommer vi att använda vår CRISPR-Cas9 metod för att verifiera våra kandidatgeners roll vid en infektion. Generna med störst effekt kommer även karakteriseras biokemiskt för att bestämma deras funktion och för att utvärdera deras potential som mål för framtida behandlingsmetoder.

Denna studie kommer leda till en bättre förståelse av hur shigella orsakar infektioner och de gener som identifieras kan utgöra grunden för framtida läkemedel som i slutändan kan komma att rädda många liv.

Morgondagens utvärdering av kardiopulmonell fysiologi – lågfältsmagnetkameran som ett diagnostikverktyg för hjärta och lungor

Hjärtat och lungorna samarbetar för att förse kroppen med syre. Därför är det inte ovanligt att sjukdom i ett av dessa organ påverkar det andra negativt. Hos patienter med hjärt-lungsjukdom undersöks hjärtat och lungorna var för sig, ofta genom bildtagning. Bilderna tas med olika metoder, där framförallt lungbildtagningen ofta utsätter patienter för strålning. En metod som kan utvärdera hjärt- och lungfunktion vid samma undersökningstillfälle vore fördelaktigt, både ur effektivitetssynpunkt och för att bättre kunna undersöka samspelet mellan hjärta och lungor.

Magnetkameran är en strålningsfri bildtagningsmetod som ofta används för hjärtundersökningar, men den har hittills inte kunnat ta bra lungbilder då de innehåller mycket luft. Därför har en ny magnetkamera tagits fram, som med hjälp av en extra låg magnetfältstyrka möjliggör bildtagning av både hjärta och lungor under en enda undersökning. Den kan även ta bilder samtidigt som man mäter blodtrycket inuti hjärta och lungor.

Lågfältskameran skulle kunna bli värdefull för sjukvården, då den förutom att på ett säkert sätt kan ge detaljerad information om patienters hjärt-lunghälsa även är billigare och mer hållbar jämfört med dagens magnetkameror. Lågfältskameror är billigare och kräver mindre av den ändliga naturresursen helium i sitt kylsystem. Detta forskningsprojekt syftar till att utveckla och verifiera de bildtagningsmetoder och analysverktyg som behövs för att kameran på sikt ska kunna tas i kliniskt bruk.

Förståelse för CD4-minnes-T-cellers roll i övre luftvägarna under influensa A-virusinfektion

Influensa A virus (IAV) är ett respiratoriskt virus som orsakar influensa, vilken orsakar 290000–650000 dödsfall per år. T-celler och antikroppsproducerande B-celler är de celler som bekämpar IAV infektioner. Konventionella influensavacciner utrustar immunsystemet med antikroppar och minnes B-celler, vilka producerar antikroppar när de möter virus. Dessa antikroppar känner främst igen och binder till IAV ytproteiner, hemagglutinin (HA) och neuraminidas (NA), blockerar viruset samt spridningen av virus. Olyckligtvis, fallerar det antikroppsmedierade skyddet när IAV muterar som till exempel vid en pandemi, då vaccininducerade antikroppar inte binder till muterat HA eller NA. I det fallet, tjänar minnes T-celler som känner igen det konserverade och interna virusproteinet, vilket är mindre benäget att mutera, som en stark kandidat att etablera protektion. Mitt mål är att förstå den skyddande rollen samt undergrupperna av vävnadsbundna minnes T-celler (CD4 TRM), en sorts minnes T-celler vilka återfinns i de övre luftvägarna (URT). Min hypotes är att förse URT (det första inträdet till IAV) med defensiva CD4 TRM vilka ska reducera spridningen till lungorna och därmed minska den största risken för dödlighet. En fördjupad kunskap om URT CD4TRM och hur de ska induceras, kommer att hjälpa oss att utveckla nya vaccinationsstrategier för att kunna möta oväntade och förödande influensapandemier.

Optimering av utandning under ventilatorbehandling för att motverka ventilatororsakad lungskada

Varje år drabbas tusentals patienter i Sverige av allvarliga sjukdomar och ofta behövs ventilatorbehandling. Behandlingen i respirator är livräddande, dock inte helt ofarlig. Behandlingen kan vara mycket ansträngande för allvarligt sjuka patienter och kan skapa ytterligare lungskador. Skadorna kallas för ventilatororsakad lungskada och uppstår på grund av otillräcklig monitorering. Vår forskning har visat att utandningen påverkas vid akut respiratorisk svikt. Utandningen kontrolleras inte under ventilatorbehandling. Är man frisk är det andningsmuskler som stödjer utandningen, men detta gäller troligtvis inte för kritiskt sjuka patienter. Vi vill undersöka hur utandningen påverkas av olika tillstånd som kritiskt sjuka patienter ofta lider av som exempelvis muskelsvaghet, neurologisk påverkan och övervätskning. En nedsatt reglering av utandningen kan påverka patienters överlevnad. I synnerhet vill vi studera 1) utandnings roll i uppkomsten av ventilator-orsakad lungskada 2) hur utandningen påverkas av olika kritiska tillstånd som patienter som vårdas i ventilator ofta lider av. Vi vill dessutom utveckla en utandningsventil som kan stödja utandningen på ett optimalt sätt och leda till en skonsammare respiratorvård. Vi planerar ett kombinerat kliniskt och experimentellt forskningsprojekt. Det huvudsakliga syftet blir att skapa en skonsam andningshjälp och därmed motverka ventilatororsakad lungskada, förkorta tiden i ventilator och antal dagar på intensivvården, samt positivt påverka patienters möjlighet till överlevnad.