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.

Utvärdering av godkända off-label behandlingar för multipel skleros i klinisk praxis – steg mot en skräddarsydd behandling

Multipel skleros (MS) är en vanlig orsak till neurologisk funktionsnedsättning hos yngre vuxna och leder till påverkan på livskvaliteten och möjligheten till att vara aktiv yrkesmässigt och socialt. Flera behandlingar som minskar inflammationen och skovvisa försämringar vid MS finns godkända. Samtliga är läkemedel som på olika sätt påverkar immunsystemets normala funktioner, vilket medför risk för biverkningar som i vissa fall kan vara dödliga. Unikt för Sverige är att reumatikerläkemedlet rituximab har blivit det vanligaste efter att vi i flera retrospektiva (återblickande) observationsstudier har funnit att både effekt och tolerans är bättre än motsvarande MS-läkemedel. Dessa fynd har legat till grund för Combat-MS studien, en nationell observationell prospektiv (framåtblickande) läkemedelsprövning. Studiens syfte är att göra en jämförande analys mellan nytta-risk för rituximab i jämförelse med sedvanliga MS-läkemedel och omfatta 3500 deltagare som följer från 2017 till 2022. Genom riktade analyser med de senaste maskininlärningsmetoderna siktar vi de kommande åren på att generera kunskap som leder till att vi kan göra bättre individualiserade nytta-riskbedömningar för MS läkemedel. Det kan leda till att vi identifierar vilka behandlingssekvenser eller samsjuklighet som är associerade med ökad risk för sjukdomsgenombrott eller biverkningar, förbättra det övergripande välbefinnandet för MS-patienter genom att ge dem tillgång till en säkrare och effektivare läkemedel.

Mitokondriedysfunktion och dess retrograda inverkan på hjärt- och skelettmuskelceller

Primära mitokondriesjukdomar är sällsynta tillstånd som leder till progressiv multiorgansvikt. Högenergiberoende vävnader, såsom hjärt- och skelettmuskler samt hjärnan har ofta högre andel mutationer i mitokondrierna. Mitokondriernas mutationsnivåer och cellulär energibrist kan dock inte ensamt förklara den dramatiska variationen av symtom och sjukdomsprogression som finns mellan patienter. Således tror vi att olika celltypsspecifika organellstressvägar är involverade i att diktera det kliniska resultatet vid primär mitokondriesjukdom och att den retrograda signaleringen från mitokondrier till kärnan är avgörande för att bestämma den cellulära fenotypen. I detta projekt kommer vi att fokusera på inducerade pluripotenta celler (iPSCs) från patienter som bär den heteroplasmatiska m.3243A>G-mutationen, för att odla 3D-iPSC-härledda hjärt- och skelettmuskelvävnader. Det unika patientmaterialet i kombination med funktionella och mekanistiska analysmetoder som föreslås i detta projekt kommer att möjliggöra förtydligande av signaleringskaskader aktiverade på grund av mitokondriedysfunktion. Att besvara dessa frågor kommer inte bara att avslöja mekanismerna för primära mitokondriesjukdomar utan kommer också att belysa den grundläggande mekanismen bakom vanliga, mänskliga sjukdomar där mitokondriedysfunktion är en del.

Hur påverkar kalciumaktivitet utvecklingen av den mänskliga hjärnan hos friska och sjuka? Tredimensionella studier av hjärnorganoider som utvecklats från mänskliga inducerade pluripotenta stamceller.

Den mänskliga hjärnan är komplex och många aspekter om dess utveckling återstår att utforska. I början av hjärnans utveckling sker en kraftig nybildning av stamceller som ger upphov till ett stort antal olika celltyper som bygger upp hjärnans komplicerade strukturer. Ny forskning visar att mekanismer som kontrollerar koncentrationen av cellens kalciumjoner (Ca2+) spelar en stor betydelse för viktiga cellulära processer under hjärnans utveckling. I min forskning undersöker jag proteinet NRXN1 som, när det muteras, kan ge upphov till neuropsykiatrisk sjukdom. Det är känt att NRXN1 är involverad i Ca2+ signalering och min hypotes är att mutationer i NRXN1 påverkar Ca2+-signaleringen som stör processer vid hjärnans utveckling. Jag kommer använda pluripotenta stamceller (iPSC), en teknik som belönades med Nobelpriset 2012. iPSC kommer att användas för att skapa tredimensionella hjärnorganoider och i detalj studera molekylära mekanismer som styr uppbyggnaden av den mänskliga hjärnan. Genom att använda iPSC från friska personer respektive från patienter med neuropsykiatrisk sjukdom orsakade av mutationer i NRXN1 kan vi med hjälp av avancerade mikroskopimetoder och molekylärbiologiska tekniker undersöka hur NRXN1 påverkar Ca2+-signaleringen och bildandet av såväl enskilda hjärnceller som större hjärnstrukturer. Således syftar detta projekt till att ge ny insikt om cellulära mekanismer som styr den mänskliga hjärnans utveckling och som när de störs kan resultera i neuropsykiatrisk sjukdom.

Neuroanatomisk och funktionell karakterisering av sårbara dopaminneuroner vid Parkinsons sjukdom

Parkinsons sjukdom (PD) är den näst vanligaste neurodegenerativa sjukdomen i världen. PD kännetecknas av försvagande motoriska symtom, såsom bradykinesi, stelhet, tremor och postural instabilitet. Dessa motoriska symtom blir tydliga efter en betydande förlust av dopamin (DA) neuroner i substantia nigra pars compacta (SNc). Ändå blir det allt tydligare att den tidiga sjukdomsfasen, prodromala fasen, för PD inkluderar en rad kognitiva och emotionella symtom, såsom ångest, kognitiv inflexibilitet och uppsättningsskiftande underskott. En viktig hypotes inom PD-området är den progressiva förlusten av sårbara DA-neuroner, där en delpopulation av DA-neuroner degenererar tidigt i sjukdomen. Nyligen genomförda studier har fastställt att dessa celler uppvisar en distinkt molekylär profil. I detta sammanhang är identifieringen av sårbara DA-neurontyper grundläggande för att förstå sjukdomens patofysiologi men också diagnosen av PD-patienter i ett prodromalt stadium. Opublicerad data från Meletis-laboratoriet har funnit att en subpopulation av DA-neuron som degenererar i en musmodell under prodromal PD definieras av att Anxa1-genen uttrycks. I detta projekt kommer vi att dra fördel av denna nyligen identifierade subtyp av DA-celler (Anxa1+), som vi föreslår spelar en nyckelroll för manifestationen av kognitiva och motivationsstörningar i de tidiga PD-stadierna.

Kan brist på HBV-specifika T-celler och förekomst av Myleoida Supressor Celler (MDSCs) förhindra utläkning av hepatit B i samband med utsättning av antiviral behandling?

Kronisk hepatit B virus orsakar årligen 900 000 dödsfall på grund av skrumplever med leversvikt och levercancer. Vid smitta i tidig barndom lyckas viruset ofta undgå immunförsvaret och orsaka en kronisk infektion. Vid smitta i vuxen ålder reagerar immunsystemet vanligen effektivt och infektionen blir då kronisk i mindre än 5% av fallen. Vissa patienter (10–20%) får antiviral behandling för att förhindra kronisk inflammation. Dessa läkemedel hindrar virusets förökning och dämpar immunsystemet så att inflammationsskadan minskar. Om behandlingen avslutas kommer virusförökningen alltid tillbaka. Nyligen publicerade studier tyder på att immunsystemet då reagerar mer effektivt så att virusproduktionen hos många patienter hålls nere på en låg nivå eller upphör. Under 2022 påbörjas en studie i VGR för att utvärdera effekten av att avsluta behandling mot hepatit B. De patienter som avslutar behandlingen undersöks med upprepade blodprov första halvåret och därefter glesare under två år. Vid kronisk HBV är T celler utmattade och kan inte utföra sina effektorfunktioner. En grupp myeloida celler (MDSC) har visat sig kunna ha en starkt hämmande effekt på T celler vid kroniska infektioner (inkl. HBV) och cancer. I detta projekt ska förekomst och funktion av MDSC och T celler undersökas longitudinellt under de första månaderna efter avslutad behandling för att se hur dessa påverkar den immunologiska kontrollen över viruset efter avslutat behandling.

Testa jonkanalers funktion i nerver som är viktiga för affektiv beröring.

Vår hud har möjlighet att plocka upp signaler från olika intryck som beröring, temperatur och smärta. Informationen om dessa olika intryck leds till hjärnan via känselnervfiber. Känselnervfiber har olika egenskaper beroende på vilken form av intryck de ska fortleda. Egenskaperna för en nervfiber styrs av vilka proteiner som nerven skapar, en typ av proteiner som är särskilt viktiga är jonkanaler. Jonkanaler är proteiner som gör att salter kan passera över cellens membran, en egenskap som måste fungera när nerver ska skicka signaler. I projektet planerar vi att studera vilka jonkanaler som är viktiga i en typ av känselnervfiber som fortleder information om mjuk beröring, dessa kallas lågtröskliga mekonoreceptorer (C-LTMR). Denna form av beröring är viktigt i vårt sociala samspel och kallas affektiv beröring. Vi ska studera detta via en metod som heter mikroneurografi. Vid mikroneurografi studeras isolerade nervfibrer hos människor och möjliggör experiment på en utvald typ av nervfiber. Vi kommer i studien studera friska volontärer samt individer med genetiska avvikelser som leder till dysfunktion hos de jonkanaler vi önskar studera. Det är viktigt att studera vilka jonkanaler som som är viktiga för C-LTMR då dessa nervfiber är nära besläktade med nervfiber för smärta (nocieceptorer). Detta då det pågår läkemedelsutveckling mot jonkanaler i nocieceptorer och det finns risk att dessa även kan skapa biverkningar genom att påverka C-LTMR.