Hudbakterier kontroll av antikroppsproduktion

Huden är vårt största och ytterst liggande organ, och det har till uppgift att skydda vårt inre mot många olika hot. Det bästa sättet att eliminera eventuella oönskade möten med bakterier eller virus är genom antikroppsproduktion. Frågan är – hur påverkar hudens förmåga att producera antikroppar dess hälsa? Mina preliminära data visar att honmöss har mycket starkare hud B-cellsimmunitet än hanmöss. Som vi vet är kvinnor också kända för att vara mer drabbade av autoimmuna hudsjukdomar och kroniska inflammatoriska tillstånd. Ny medicinsk forskning har beskrivit att hudsjukdomar ofta är kopplade till B-celler och antikroppar i det yttre lagret av huden som kallas epidermis. Mitt föreslagna forskningsprogram syftar till att undersöka hur bakteriespecifika B-celler och antikroppar bidrar till hudhälsa och patologier. Jag kommer att göra så genom att använda musmodeller för att studera de invecklade mekanismerna för cellulära interaktioner i hudmiljön. Jag kommer också att studera mänskliga prover för att förstå betydelsen av B-cellsrekrytering i homeostas och i sjukdomspatologi och progression. Genom musmodeller har jag tidigare visat att hudbakterier kan konstrueras för att inducera ett högspecialiserat immunsvar mot olika infektioner som stelkramp och difteri. Detta kommer att möjliggöra utvecklingen av nya icke-invasiva läkemedel och vacciner som kan appliceras som hudkrämer eller lotioner för att behandla patienter.

Ny generation CAR T-cellsbehandling direkt i patientens kropp – snabbare, säkrare och tillgängligare

CAR T-cellsbehandling har revolutionerat vården av vissa blodcancerformer, men bygger idag på en tidskrävande och kostsam process där patientens T-celler genetiskt modifieras i specialiserade laboratorier med hjälp av virus. Det här projektet utvecklar två metoder för att göra behandlingen snabbare, billigare och mer tillgänglig – direkt på sjukhus eller till och med direkt i patientens kropp.
För det första etableras en virusfri metod för att producera CAR T-celler vid Karolinska Universitetssjukhuset med hjälp av gensaxen CRISPR-Cas9. Genom att sätta in CAR-genen på en exakt plats i T-cellens DNA förbättras cellernas funktion, säkerhet och uthållighet.
För det andra utvecklas ett helt nytt leveranssystem – en så kallad AiDV (All-in-one Delivery Vehicle) – som i framtiden kan möjliggöra att T-cellerna modifieras direkt i kroppen. AiDV bygger på naturliga små blåsor från celler, så kallade extracellulära vesiklar, som kan transportera biologiskt material mellan celler. Genom att ladda dem med CRISPR-verktyg och en genetisk mall, och styra dem till T-celler, kan CAR T-celler skapas utan att behöva tas ut från kroppen.
Projektet har en stark klinisk förankring och kombinerar kortsiktig nytta med långsiktig innovation. Målet är att på sikt revolutionera CAR T-behandling – göra den enklare, billigare och tillgänglig för fler patienter. Tekniken är lätt att ändra och CAR T cellerna kan i framtiden även angripa andra cancerformer och andra sjukdomar såsom autoimmuna sjukdomar.

Delade beslut: Alternativ splitsning i T-cellers respons och mångfald

Felaktig reglering av immunsystemet orsakar många immunmedierade sjukdomar, såsom autoimmunitet och cancer. Ett av de viktiga lagren av reglering är den molekylära process som kallas alternativ splitsning, en mekanism som möjliggör att en gen kan generera flertalet unika proteiner. Diversifieringen till flera proteiner, potentiellt med olika funktioner, från en enda gen, ökar kraftigt den möjliga komplexitet som en organism kan uppnå, men felreglering av denna process kan även vara skadlig. I detta forskningsförslag är jag intresserad av att studera en specifik population av immunceller, T-celler. Dessa celler är en del av det adaptiva immunförsvaret och känner igen samt reagerar på främmande antigener som presenteras för dem. Reaktionen beror av sammanhanget, cellerna blir funktionellt specialiserade för att utföra den aktuella uppgift som krävs, till exempel svar på ett specifikt hot. Dysfunktionella T-celler är också ofta associerade med olika immunmedierade sjukdomar. Det finns alltmer evidens för att avvikande alternativ splitsning är involverad i T-cellers dysfunktion vid dessa sjukdomar. Dock är inte mycket känt om rollen av alternativ splitsning i reglering och funktionella utfallet av T-celler. Därför strävar vi efter att karaktärisera alternativ splitsning i T-celler och förstå hur denna process kan avgöra hur celler förändras i hälsa och sjukdom. Modulering av dessa mekanismer kan komma att öppna upp nya möjligheter att avsevärt förbättra immunterapier i framtiden.

Nanoarkitekturen av neutralfettflödet i det endoplasmatiska retiklet hos leverceller

Levern spelar en avgörande roll i kroppens fettbalans och måste noggrant reglera både lagring och export av fett för att hålla ämnesomsättningen i balans. Om för mycket fett lagras i levercellerna kan det leda till fettlever, vilket ökar risken för diabetes och leverskador. Om levern i stället exporterar för mycket fett som mycket lågdensitetslipoproteiner (VLDL) kan det orsaka högt kolesterol och åderförkalkning, vilket ökar risken för hjärt-kärlsjukdomar. Både lagrat fett (i lipiddroppar) och transportfett i form av VLDL bildas i det endoplasmatiska nätverket (ER), ett membransystem i cellen. Men hur levercellen avgör om fettet ska lagras eller exporteras är ännu oklart.

I detta projekt använder vi avancerad bildteknik för att förstå hur dessa beslut fattas på molekylnivå. Genom att kombinera levande-cellmikroskopi, elektronmikroskopi och biokemiska analyser bygger vi en fyrdimensionell modell av hur fett rör sig och hanteras i leverceller. Ett särskilt fokus ligger på proteinet seipin, som styr bildandet av lipiddroppar. Vi undersöker hur dess struktur förändras under processen och hur olika delar av ER påverkar fettets öde.

Genom att avslöja dessa grundläggande mekanismer kommer vi att bidra med ny kunskap om metabola sjukdomar såsom fettlever och hjärt-kärlsjukdomar. Att förstå hur levern reglerar fett på mikroskopisk nivå kommer att bana väg för förbättrade behandlingar för att förebygga eller motverka dessa tillstånd – vilket kan ge stora vinster för folkhälsan.

Blockad av mineralkortikoidreceptorer som en möjlig behandling mot alkoholbrukssyndrom

Alkoholbrukssyndrom (AUD) är en av de största psykiatriska diagnoserna i Sverige idag. Hög alkoholkonsumtion ger allvarliga följdsjukdomar och förtida död. Hos de individerna med högst konsumtion är den förväntade livslängden förkortad med över 20 år. Dagens läkemedel mot AUD är få och har låg effektstorlek, det är därför av stor vikt att utveckla nya, mer effektiva behandlingar. Läkemedlet spironolakton, som blockerar aldosterons effekt på mineralkortikoidreceptorer och som idag används mot högt blodtryck och hjärtsvikt, har föreslagits ha effekt mot AUD. Flertalet djurstudier samt epidemiologiska studier på människa visar på minskad alkoholkonsumtion efter insättning av denna behandling. För att kunna användas som läkemedel mot AUD krävs att man studerar hur läkemedlet tas upp och bryts ned när spironolakton intas samtidigt som alkohol då alkoholen och alkohol-relaterade sjukdomar kan påverka det ovannämnda. Det här är den första humanstudie som undersöker detta, och är ett mycket viktigt steg mot ett nytt godkänt läkemedel för behandling av AUD. Vi kommer också att studera aldosteronnivåer som riskfaktor för återfall hos individer som har AUD, vilket på sikt skulle kunna gynna förebyggande behandling. Till sist skall vi i djurmodell studera mekanismer bakom spironolaktons effekt att sänka alkoholkonsumtion. Sammantaget skulle gynnsamt utfall från detta projekt kunna leda fram till förbättrade behandlingsmöjligheter för individer som drabbats av AUD.

Modulering av STING-beroende medfödd immunsignalering av ett nytt ubiquitinligas

Komplexa organismer, såsom människan, använder proteiner för att kommunicera mellan celler. Specifika proteiner produceras i specifika situationer, till exempel när en infektion av mikrober upptäcks. Celler har receptorer som känner igen dessa mikrober. Dessa celler producerar i sin tur proteiner som används för att signalera upptäckten till andra celler. Jag avser att studera hur en sådan receptor, cGAS-STING, och de associerade proteinsignalerna regleras. Denna reglering är viktig: aktivering av dessa igenkännings- och signaleringsmekanismer krävs för att bekämpa infektioner, men överaktivering kan leda till autoimmuna sjukdomar. STING regleras genom förändringar i sin lokalisering inom cellen samt genom nedbrytning. I det föreslagna projektet kommer jag att studera denna reglering i samband med två sjukdomstyper: en virusinfektion och en sjukdom orsakad av överaktivering av cGAS-STING. För att besvara frågeställningarna kommer jag att använda cellmodeller för att undersöka genom vilken mekanism ett nyupptäckt enzym påverkar STING:s lokalisering och nedbrytning i laboratoriemiljö. Vidare kommer jag att studera detta samband in vivo i råttmodeller. Projektets resultat kommer att bidra till en ökad förståelse för regleringen av STING-mekanismen. Resultaten förväntas ha direkt betydelse för forskningen om behandling av infektioner och autoimmuna sjukdomar.

Analys av bensodiazepin-receptoraktivering och drog-drog interaktioner vid GABAA-receptorn

Bensodiazepiner (BZD) är läkemedel som generellt ordineras för tillstånd så som ångest, sömnlöshet och epilepsi, och som används för sedering under operation. Sedan 2007 har nya kemiskt besläktade substanser, som antas ha liknande kliniska och farmakologiska egenskaper, dykt upp på den illegala drogmarknaden. Dessa kallas ofta för ”designer BZD (DBZD)” eller ”nya BZD”. Användningen av DBZD har ökat markant och identifierats som ett globalt hot mot folkhälsan av FN. DBZD används ofta tillsammans med andra droger (poly-droganvändning), särskilt alkohol och opioider, vilket avsevärt ökar risken för toxicitet. I detta projekt syftar vi till att bättre förstå hur förändringar i den kemiska strukturen hos BZD påverkar aktiviteten av dessa läkemedel/droger vid deras tänkta hjärnreceptor, GABAA-receptorn. Dels kommer vi att identifiera potensen dvs hur starkt dessa föreningar påverkar hjärnan, vilket nyttjas för att bland annat identifiera risken för skador vid användning. Men som också kan hjälpa till med att utforma nya läkemedel för medicinska ändamål. Vi vill också undersöka effekterna av poly-droganvändning av BZD tillsammans med andra läkemedel som interagerar med GABAA-receptorn, inklusive alkohol och opioider. Detta kommer att öka vår förståelse av biverkningar och toxicitet inducerade av DBZD, viktig information för riskbedömningar och skadebegränsande åtgärder inklusive medicinsk behandling av patienter som använder BZD antingen lagligt eller olagligt.

Diabetes Mellitus vid Akromegali – Från riskprediktion till individualiserad handläggning (DEAM-studien)

Projektet syftar till att förbättra handläggning av diabetes mellitus hos personer med akromegali – en sällsynt sjukdom orsakad av en hypofystumör som överproducerar tillväxthormon, vilket ökar risken för hjärt-kärlsjukdom och dödlighet. Trots att personer med akromegali har en ökad muskelmassa och minskad fettmassa, har de en hög risk för att utveckla diabetes. Diabetes vid akromegali (ACRO-DM) skiljer sig från vanlig typ 2-diabetes (DM2), men de bakomliggande mekanismerna för ACRO-DM är okända och specifika riktlinjer för behandling saknas. Vår hypotes är att det finns olika mekanismer bakom ACRO-DM än DM2 och att biomarkörer som illustrerar dessa skillnader kan användas för att förutsäga den individuella risken och förbättra behandlingseffekter. För att undersöka detta genomför vi tre studier med målen att:

1. Utveckla en maskininlärningsmodell för att bedöma den individuella risken för att utväckla ACRO-DM
2. Identifiera specifika cellulära mekanismer som skiljer ACRO-DM från DM2
3. Jämföra behandlingseffekter och komplikationer vid ACRO-DM och DM2

Denna multicenterstudie involverar tre specialiserade endokrinologicentra: Neapel och Genua i Italien, och Göteborg i Sverige. Detta är den första omfattande studien som undersöker diabetes vid akromegali med hjälp av moderna metoder som artificiell intelligens och metabolomiks (studie av små molekyler). Resultaten kan bidra till nya riktlinjer för handläggning av ACRO-DM och förbättrad överlevnad för personer med akromegali.

Utveckling av laboratoriediagnostik för barn med blödarsjukdomar

Att diagnostisera blödningssjukdomar hos barn, som moderate hemofili A (mHA) och trombocytrubbningar, är utmanande. Nuvarande tester kan inte förutsäga hur många barn med mHA kan komma att blöda, vilket gör att barn förblir obehandlade tills allvarliga blödningar uppstår. På samma sätt kräver diagnostik av trombocytrubbningar tidskrävande tester och stora blodprover, vilket inte är lämpligt för små barn. Detta innebär tyvärr försenade behandlingar, upprepade sjukhusbesök och osäkerhet för familjer.

Denna studie kommer att genomföras vid Karolinska Universitetssjukhuset och Karolinska Institutet. David Schmidt kommer att dela sin tid mellan patientvård på koagulationsmottagning och projektet. Vi kommer att utvärdera ett nytt laboratorietest, Total Thrombus-formation Analysis System (T-TAS), som kräver endast mycket små mängder blod och ger snabbare och mer tillförlitliga resultat. Vi hoppas att testet kan identifiera barn med hög risk för allvarliga blödningar och möjliggöra förebyggande behandling innan problem uppstår. Utöver det hoppas vi att testet kan göra diagnostik av trombocytrubbningar enklare, vilket är positivt för barn och familjer.

Metabol ångest; provrör och mus-modeller samt en randomiserad klinisk prövning för patienter med Anorexia Nervosa

Anorexia nervosa är en ätstörning där de drabbade får kraftig ångest av att äta, ibland så kraftig att de knappt kan äta något alls. Många dör av anorexi och för de som överlever tar det ofta många år av behandling innan de kan äta normalt. Vad som gör att vissa utvecklar anorexi har länge ansetts handla om psykologiska faktorer, till exempel samhällsideal om att det är bra att vara smal. Ny forskning visar dock att även ämnesomsättningen bidrar: psykologi och ämnesomsättning skapar en negativ spiral av allt svårare matångest. Hur de påverkar varandra är dock oklart. Vi har tidigare upptäckt att mat och ångest kan länkas ihop genom att avvikelser i ämnesomsättningen orsakar en felkoppling i hjärnans nervkretsar.

I experiment kommer vi att utforska hur man skulle kunna korrigera felkopplingen och därigenom bryta länken mellan mat och ångest. Vi kommer att undersöka matångest hos patienter med svår anorexi för att ta reda på om födointag mildrar eller försvårar patienternas matångest vid en senare måltid. Vi kommer även att i möss blottlägga var i hjärnan felkopplingen mellan mat och ångest sker samt med vilken reaktionsväg – vilka molekyler – som ämnesomsättningen orsakar felkopplingen. Genom att kombinera studier på människor och möss blir det möjligt att korrigera hjärnans felkoppling och på så vis bryta kopplingen mellan mat och ångest. Detta skulle göra det möjligt att äta utan ångest. För de många personer som drabbas av anorexia nervosa kan sådan hjälp vara direkt livräddande.