Onkolytiskt virus-baserad immunterapi mot lymfom: med dendritiska celler i fokus

Lymfom är en cancerform som uppstår i kroppens vita blodkroppar. Den vanligaste typen, låggradigt B-cellslymfom, svarar ofta på behandling som cytostatika, strålbehandling och antikroppar, men återfall och utveckling av resistens gör den obotlig hos många patienter. Ett alternativ är onkolytiskta virus som selektivt angriper cancerceller och som kan trigga det egna immunsvaret att angripa tumören. Vårt syfte är att utveckla en ny, effektiv onkolytisk immunterapi mot lymfom.

För att stärka virusets förmåga att aktivera ett immunsvar kombineras behandlingen med ett ämne som ökar de dendritiska cellerna i tumören. Dessa talar om för T-celler vilka celler den ska angripa och är viktiga för att bilda ett immunologiskt minne. På så sätt kan immunförsvaret angripa fler tumörceller och förhindra återfall genom att kvarstå långt efter avslutad behandling. Behandlingen kommer att utvärderas i en etablerad musmodell samt i en ny modell som bättre återspeglar hur lymfom utvecklas hos patienter, för att studera hur samspelet mellan tumör och mikromiljö i olika organ påverkar behandlingen. Detta är en viktig faktor som kan förklara varför vissa patienter inte svarar på behandling eller riskerar återfall.

Min förhoppning är att kunna utveckla en säker och effektiv behandling och öka förståelsen för hur ett effektivt immunsvar mot lymfom fungerar, samt identifiera molekyler som kan stå till grund för utvecklingen av nya terapier som gynnar patienter som idag inte svarar på behandling.

SAMHD1:s dubbelroll som resistensfaktor och regulator av tumörimmunitet

Vårt övergripande mål är att förbättra behandling av cancer hos barn och vuxna. I detta projekt kommer vi att undersöka rollen av ett protein som heter SAMHD1. Både vi och andra forskargrupper har upptäckt att SAMHD1 både kan påverka tumörtillväxt och resistens mot olika cancerläkemedel. Denna dubbelroll undersöker vi för tre olika diagnoser: akut myeloisk leukemi (AML), akut T-lymfoblastisk leukemi (T-ALL) och tjocktarmscancer (CRC). Vår forskning visar att SAMHD1 inaktiverar de viktigaste cellgifter som används mot leukemier, så kallade antimetaboliter, vilket leder till behandlingsresistens. 

Vi har även identifierat ett läkemedel som kan hämma SAMHD1 och därmed upphäva resistensen. Vi vill nu undersöka om vi kan utöka användningen av SAMHD1-hämmare. Med hjälp av djurförsök samt försök med patientceller kommer vi testa om denna hämmare även kan upphäva resistens mot läkemedel som används vid återfall av AML och T-ALL. 

Vid CRC har cellgifterna inte bara den direkta effekten att de dödar cancercellerna utan även en indirekt effekt genom att stimulera immunförsvaret som i sin tur angriper cancern. Vi har preliminära data som indikerar att SAMHD1 begränsar dessa önskade immunologiska effekter. Detta kommer vi att undersöka vidare med hjälp av cellförsök, patientbiopsier samt djurstudier. Vår förhoppning är att detta ska leda kunskap som hjälper läkare att kunna ta bättre behandlingsbeslut genom att beakta hur mycket SAMHD1 cancercellerna uttrycker.

Nya molekylära teknologier för autismspektrumtillstånd

Halva hjärnan består av nervceller, så kallade neuron. Dessa neuron kommunicerar för att bilda neuronala kretsar som är ansvariga för grundläggande funktioner i hjärnan såsom beräkning, inlärning, minne, känslor och beteende. De flesta neuron är vi födda med och de överlever tills vi dör. Den stora frågan inom neurobiologin är hur dessa gamla neuron kan lära sig och behålla information under hela livet. Vi vet att neuron har molekylära strategier för att klara av det här. Till exempel, när ett djur försöker lära sig en uppgift, utlöser ansträngningen aktivering av neuron i djurets hjärna och proteiner i neuronen utför olika funktioner för att justera kopplingarna mellan neuronen. Sådan aktivitetsberoende signalering är avgörande för korrekt hjärnutveckling och plasticitet. Vid utvecklings- och neuropsykiatriska störningar, som autismspektrumtillstånd (AST). För att förstå hur vad som händer när den aktivitetsberoende signaleringen inte fungerar, måste vi först förstå hur normal aktivitetsberoende signalering fungerar på molekylär nivå i den friska hjärnan. Det betyder att vi måste förstå hur proteiner förmedlar aktivitetsberoende signalering i en levande hjärna. Detta är för närvarande omöjligt med dagens tekniker som till exempel knockout/down-djur där ett protein tas bort från vissa celltyper under loppet av dagar. Här kommer vi att utveckla nya molekylära teknologier som gör det möjligt att undersöka den försämrade proteinsignaleringen i AST.

Genetisk variation i komplementsystemets lektinväg – en ny riskfaktor för trombos

Komplementsystemet utgör en viktig del av människans försvar mot bakterier och virus. Det har även en ”städfunktion” och är ansvarigt för att kontinuerligt ta hand om och oskadliggöra döda och skadade celler. I det här projektet skall jag undersöka hur lektinvägen, en nyupptäckt aktiveringsväg för komplementsystemet, bidrar till utveckling av hjärt-kärlsjukdom och blodproppar.  Jag har identifierat en ny genetisk markör för blodproppsbildning hos patienter med svår Covid-19, och kommer nu systematiskt att leta efter genetiska varianter som förutsäger aktivitetsnivån i komplementsystemet. Jag kommer sedan att undersöka kopplingen till blodproppsrisk hos patienter med Covid-19 samt Systemisk lupus erythematosus (SLE), en svår autoimmun sjukdom där majoriteten av de drabbade är kvinnor. I projektet kommer jag att använda en nyutvecklad metod för storskalig analys av komplementaktivitet och kombinera mina analyser med att undersöka genetiska skillnader i komplementgener, med syftet att identifiera genetiska varianter som styr komplementaktivitet. I projektets andra del är målsättningen att förstå hur komplementsystemet aktiveras på molekylär nivå, samt hur det påverkar blodets levringsförmåga och tendens till blodproppsbildning. Min förhoppning är att projektet ska bidra till ökad förståelse av vilken roll immunförsvaret har vid blodproppsbildning, samt på sikt bidra till bättre diagnostik och behandling av patienter med hög risk för blodproppar.

Generering av CAR-T-celler in vivo genom genetisk målstyrning

Upptäckten av immunterapier av cancer belönades 2018 med Nobelpriset och har revolutionerat cancervården det senaste årtiondet. CAR-T-celler är en typ av immunterapi där T-celler från cancerpatienter isoleras, modifieras med en syntetisk receptor som känner igen cancerceller, och återintroduceras i patienten. Dessa terapier har visat sig vara mycket framgångsrika mot vissa typer cancerformer. Trots framgångarna med CAR-T-celler så återstår många hinder på vägen för att dessa terapier ska bli tillgängliga för de flesta patienter. Produktionen av CAR-T-celler är komplicerad och kostsam, och i många fall leder produktionskedjan till en kortlivad produkt som kan leda till återfall hos vissa patienter. Målsättningen med mitt projekt är att utveckla nya metoder för att generera CAR-T-celler mot cancer direkt i kroppen hos patienter, utan att behöva isolera och generera CAR-T-celler i en laboratoriemiljö. Jag föreslår att producera små virus som är ofarliga för människor, som kan injiceras i patienter där hela processen för CAR-T-cellsutvecklingen sker i blodomloppet. Jag planerar att använda djurmodeller för att utveckla dessa strategier, där vi kommer att studera både säkerhetsaspekten av injektionerna och hur effektiva CAR-T-cellerna är för cancerbehandlingar. Mitt projekt kommer att leda till ny kunskap om hur vi genetiskt kan modifiera T-celler i levande organismer och är ett nödvändigt första steg mot att kunna omprogrammera T-celler för att behandla cancer direkt i patienter.

Undersöka rollen av steroidproducerande immunceller för att reglera mastcellers funktion och innovera immunterapeutisk strategi för cancer och autoimmunitet

Cancer och dess metastaser orsakar många dödsfall. Immunceller spelar en dubbel roll under dessa processer. De kan döda cancercellerna, men kan också främja metastaser. Vi har bara börjat förstå mekanismerna bakom för hur immunceller kan främja metastaser. Detta projekt ska undersöka rollen av steroidproducerande immunceller i främjandet av cancermetastaser och hur detta kan utnyttjas terapeutiskt. Tre målgrupper kommer att dra nytta av vår forskning. För det första kommer det bredare forskarsamhället att regelbundet informeras om våra framsteg. Vi kommer att presentera vår forskning på relevanta nationella och internationella konferenser. Dessutom förväntar vi oss publicering av minst två forskningsartiklar i väl ansedda tidskrifter. För det andra kommer akademiska samarbetspartners att dra nytta av vår forskning. För det tredje strävar vi efter att skapa kontakter med kliniker och industri. Vi kommer att etablera ett nätverk av forskare vid Cambridge och Uppsala universitet tillsammans med kommersiella aktörer inom industrin samt med kliniska forskare. Vi kommer också att anordna möten bland dessa intressenter med öppna diskussioner för att definiera gemensamma intressen och potentialen för framtida tillämpning av vårt arbete. 

Ett nytt sätt att behandla skadlig överaktivering av immunsystemet vid luftvägsinfektioner

Vid virusinfektioner i luftvägarna kan ibland immunsystemet överaktiveras, vilket kan skapa en farlig överproduktion av inflammatoriska substanser, s.k. ”cytokiner”. Detta tillstånd kallas ”cytokinstorm” och kan vara dödligt, t.ex. i samband med COVID-19. Kroppens produktion av sådana cytokiner sker inne i cellerna i så kallade ”endosomer” som har ett lågt pH och det har också visats att ett lågt pH är en förutsättning för att cytokinerna ska kunna produceras. Målet med detta projekt är att hitta ett nytt sätt att motverka kroppens skadliga produktion av cytokiner. Hypotesen är att detta kan åstadkommas genom att motverka den pH-sänkning som normalt sker i cellens endosomer. Detta kommer att undersökas genom att testa olika läkemedelskandidater för deras att förmåga att höja pH i endosomer och om detta i sin tur kan blockera produktionen av cytokiner. I projektet kommer vi att använda oss av olika typer av lungceller samt blodceller. Cellerna kommer att infekteras med virus eller exponeras för olika virusprodukter, varefter deras produktion av cytokiner kommer att mätas med olika metoder. Försöken kommer att göras antingen i frånvaro eller närvaro av läkemedelskandidater som kan motverka pH-sänkningen i endosomerna. Om det visar sig att våra tilltänkta läkemedelskandidater har förmågan att blockera produktion av cytokiner i virusinfekterade celler kan detta utvecklas till en ny princip för behandling av cytokinstorm i samband med virusinfektioner.

En multi-omisk encellig CRISPR-atlas för att dechiffrera rollen av kromatinmodifierare och transkriptionsfaktorer i autism

Autismspektrumstillstånd (AST) är en grupp funktionsnedsättningar som härstammar från problem i hjärnans utveckling. AST drabbar 1 % av nyfödda över hela världen och kännetecknas av svårigheter i social interaktion och kommunikation. Detta breda spektrum av patientfenotyper gör AST svårt att såväl diagnostisera som behandla. Tack vare stora insatser med genomsekvensering förstår vi nu att vissa gener tenderar att vara muterade oftare hos personer med AST, dessa inkluderar ofta gener som reglerar uttrycket av andra gener och som styr genomets organisation. Vidare kvarstår det också att förstå mutationernas inverkan på svårighetsgraden av kliniska manifestationer av AST. I dagsläget finns inga tekniker för att enkelt koppla AST-mutationer med förändringar i genuttryck eller genomorganisation. I detta projekt kommer jag att utveckla en funktionell genomikplattform som använder ett CRISPR-genediteringsverktyg för att ta bort varje AST-kopplad gen och på så sätt studera deras effekter på genuttryck, genomorganisation och neural funktion. Av stor vikt är att jag också kommer att undersöka effekten av naturligt förekommande mutationer i dessa gener genom att använda celler från AST-patienter. Sammantaget syftar detta projekt till att identifiera en uppsättning tillförlitliga molekylära biomarkörer för att underlätta diagnos och identifiering av potentiella nya terapier för AST.

Etablering av en musintestinal tumörmodell och dess användning för att utvärdera naturlig deoxinukleosidkombination som terapi

Mutationer kan leda till utveckling av cancer men de kan också leda till uppkomsten av antigena neoepitoper som initierar immunogena antitumörsvar. Därför är cancer som muterar i hög takt mer immunogena och har bättre prognos i nyligen utvecklade cancerimmunterapier som aktiverar immunsvar än cancer med lägre mutationsfrekvens. Jag planerar att hitta sätt att öka mutationshastigheten, och därför öka neoepitopbördan i cancerceller men inte i normala celler. Tidigare arbete tyder starkt på att detta är möjligt i cancerceller med defekta mekanismer för DNA-replikation när deras pool av DNA-byggstenar (deoxinukleosidtrifosfat, dNTP) störs av exogena prekursorer (deoxinukleosider, dNs).

Målet med detta projekt är att generera en intestinal tumörmodell med en defekt DNA-replikationsfidelitetsmekanism i möss och identifiera kombination av dNs-behandling under vilken dNTP-pooler förändras. Förändringen leder till förhöjda mutationshastigheter, vilket kan öka neoepitopbördan som i sin tur leder till att cancerceller dör. Möss behandlade med dNs kommer att analyseras för mutationsbörda, tumörtillväxt och svar på terapi. Projektet kommer att leda till möjligheten att etablera ett skonsammare tillvägagångssätt för cancerbehandling genom administrering av naturliga dNs.

Förstå förhållandet mellan närliggande lymfkörtlar från människors lungor

Vårt immunförsvar ger oss skydd mot olika virus som vi stöter på. För att immunceller ska ge effektivt skydd kräver de aktivering och utveckling i ett av de hundratals organ som kallas för lymfkörtlar. Vi är kanske mest bekanta med immunceller i vårt blod, men många finns också permanent i våra organ och omgivande vävnader. För dessa celler som inte rör sig fritt genom kroppen är begreppet lokalisering avgörande för att förstå den immunitet de kan ge oss. Immunceller är dock svåra att studera eftersom sådana prover ofta erhålls efter operation, till skillnad från blodgivning. I mitt projekt har vi förmågan att kunna få parade vävnader från organdonatorer som är av vikt för att kunna förstå hur kroppens lymfkörtlar skiljer sig från varandra. Jag kommer att studera immuncellerna som finns i mänskliga lungor och dess lokala lymfkörtlar för att förstå om lokalisering spelar en roll för typerna och funktionen av de immunceller som kan lokaliseras där. Tidigare studier har ofta undersökt många lymfkörtlar tillsammans, men jag är intresserad av att förstå hur lika individuella, närliggande lymfkörtlar kan vara. En av tillämpningarna av denna studie är vaccination – om vi kan förstå om olika närliggande lymfkörtlar skiljer sig åt, kan vi börja planera för om effektiv vaccination ska syfta till att aktivera så många lymfkörtlar som möjligt, eller om aktiveringen av ett fåtal är tillräcklig.