Proteiner kartläggs i jätteprojekt
Ett av Sveriges genom tiderna största forskningsprojekt är nu i full gång. Inom fyra år ska forskare i Stockholm och Uppsala ha kartlagt samtliga cirka 301 000 proteiner som människans celler kan tillverka och i vilka organ och vävnader i kroppen de gör sina jobb.
Fredrik Pontén leder den forskargrupp vid Rudbecklaboratoriet som med speciell teknik kartlägger i vilka vävnader varje enskilt protein finns.
Foto: Jörgen Hagelqvist
Han är lokalt ansvarig för projektet, som nyligen beviljades 240 miljoner kronor i anslag från Knut och Alice Wallenbergs stiftelse. Det är ett av de största anslag som någonsin delats ut till ett svenskt forskningsprojekt.
Sammanlagt beräknas cirka 50 forskare och tekniker delta i projektet, varav ett 30-tal vid Kungliga Tekniska Högskolan och ett tiotal vid Rudbecklaboratoriet. Övriga forskare i projektet kommer från bland annat Karolinska institutet och Sveriges lantbruksuniversitet i Uppsala.
Ny kartläggning
- Vårt projekt är den logiska fortsättningen av den nyligen avslutade kartläggningen av människans arvsmassa med alla dess gener. Eftersom varje gen innehåller konstruktionsritningen för ett visst protein ger den också information om alla proteiner som människans celler kan producera. Nu återstår att ta reda på vilka proteiner som verkligen tillverkas av cellerna i olika organ och vilka funktioner de har där, säger Fredrik Pontén.
I dag finns detaljerade kunskaper om deras funktioner bara för omkring tio procent av proteinerna. Omvänt är kunskaperna om vilka funktioner de har näst intill noll för 40 procent av proteinerna och för övriga 50 procent av dem finns bara fragmentariska kunskaper.
Även om kartläggningen av människans arvsmassa visat att antalet gener, och därmed också antalet proteiner, är betydligt färre än vad de flesta forskare tidigare trott gäller det nya projektet ett till synes gigantiskt jobb.
För vart och ett av de cirka 30 000 proteinerna ska antikroppar tas fram, som har förmåga att binda till just detta protein i ett vävnadsprov. Varje sådan antikropp ska sedan användas för att spåra förekomsten av ²sitt² protein i prover från ett stort antal normala vävnader till exempel hjärna, hjärta och hud de 18 vanligaste cancertumörerna och i ett 50-tal olika typer av odlade människoceller.
Men tack vare den snabba teknikutvecklingen under senare år finns goda chanser att vi ska vara färdiga med detta jobb inom bara fyra år. I ett pilotprojekt har vi redan visat att tekniken fungerar, säger Fredrik Pontén.
I pilotprojektet har förekomsten i olika vävnader av mer än 140 proteiner, vars produktion styrs av gener på kromosom 21, redan kartlagts. Kromosom 21 är den näst minsta kromosomen.
Avancerade dataprogram
Professor Mathias Uhlén vid Kungliga tekniska högskolan är huvudman för det nya jätteprojektet. Han och hans forskargrupp har utvecklat den teknik som används för att ta fram de antikroppar som används i analyserna.
Grunden för tekniken är avancerade dataprogram som ur myriaden av detaljdata över hur människans arvsmassa, hela hennes DNA, är uppbyggd letar fram korta snuttar som är unika för en viss gen och därmed också för en bestämd del av ett visst protein.
Utifrån den informationen kan sedan i ett par steg antikroppar tillverkas mot varje sådan unik proteindel. Det är dessa i Stockholm tillverkade antikroppar som vi i Uppsala sedan använder för att spåra förekomsten av de enskilda proteinerna i våra vävnadsprover, säger Fredrik Pontén.
Tekniken för att analysera proverna togs ursprungligen fram av finska forskare, men har vidareutvecklats i Uppsala.
Antikropparna tillförs utstansade, bara en millimeter breda och fyra tusendels millimeter tunna cirkelformade snitt från vävnadsproverna. Finns proteinet som antikroppen riktar sig mot i vävnaden sker en brun färgreaktion som kan ses i mikroskopet, fotograferas digitalt och bli en bild i den kommande proteinatlasen.
Uppslag
För varje protein får vi på så sätt en uppfattning om det finns i stor, liten eller ingen mängd alls i var och en av de normala vävnaderna och i cancertumörerna. Att ett visst protein produceras av cellerna i en viss vävnad visar att det kan ha en biologisk funktion där, även om våra bilder inte kan säga vilken denna funktion är, säger Fredrik Pontén.
Tanken är i stället att informationen ska ge forskare runtom i världen uppslag till vidare forskning.
Det gäller i ett första skede förmodligen mest grundläggande forskning om enskilda proteiners funktioner i olika vävnader och vid cancersjukdom. Förhoppningsvis ska denna forskning kunna ge uppslag till idéer om till exempel nya läkemedel för cancerbehandling, säger Fredrik Pontén.
Den färdiga proteinatlasen blir så omfattande att den omöjligen kommer att kunna ges ut i en pappersutgåva.
Tre miljoner bilder
De omkring tre miljoner bilder som ska ingå i den blir enbart sökbara digitalt över nätet.
Allteftersom projektet avancerar kommer bilderna undan för undan att läggas ut på nätet så att andra forskare så snabbt som möjligt kan få tillgång till informationen. Ända sedan projektet började planeras har det varit en grundtanke att den information vi får fram inte ska kunna köpas för pengar, utan vara tillgänglig för hela världens forskarsamhälle, säger docent Fredrik En första kartläggning av 140 proteiner, som styrs av gener på den lilla kromosom 21, visar att tekniken fungerar. I bakgrunden ses forskarkollegorna Ewa Wahlund, Kenneth Wester, Caroline Kampf och Ann-Catrin Andersson.
Så jobbar vi med nyheter