? finne fram til nye medisinar er ein omstendeleg prosess. Det tek som oftast over ti ?r fr?
eit medikament vert utvikla p? forskingslaboratoriet, til det n?r pasientane. Forskarar ved Institutt for medisinske basalfag jobbar med eit av dei aller f?rste stega i prosessen; nemleg ? finne ut korleis ukjende protein er bygde opp og verkar.
– Vi veit at protein spelar ei stor rolle i ei rekkje sjukdommar. Det er difor viktig ? forst? betre korleis ulike protein fungerer, slik at vi meir m?lretta kan utvikle gode behandlingsmetodar og medisinar. Proteinet vi jobbar med no, er relativt ukjent, og vi ?nskjer ? finne strukturen og funksjonen til dette proteinet for ? sj? om det har potensial til ? bli brukt i medisinar seinare, seier stipendiat Nis Valentin Nielsen ved Institutt for medisinske basalfag p? Universitetet i Oslo.
For ? finne strukturen til proteinet, trengst bakteriar.
Nielsen (over) og Sebastian Berge-Seidl (under). Foto: Ola S?ther
– Proteinet vi jobbar med, er eit enzym i blodet, alts? eit menneskeprotein. Men for ? f? ei stor nok mengd av dette proteinet, treng vi bakteriar. Vi puttar DNA-sekvensar av proteinet inn i bakteriane, det blir ei slags oppskrift p? korleis proteinet skal lagast, og d? kan bakteriane produsere store mengder av det. Det blir som ein proteinfabrikk.
Slag og blodpropp
Proteinet som forskarane jobbar med, er blodsirkulerande. Det er alts? eit enzym som er med p? ? beskytte og halde ved like blodet i menneskekroppen. Tidlegare studiar har vist at proteinet kan vere avgjerande ved slag og blodpropp.
– Dersom du f?rst f?r blodpropp, kan det vere ein fordel at dette proteinet er meir aktivt. D? kan behandlinga bli meir effektiv. Proteinet ser ogs? ut til ? redusere konsekvensane ein vanlegvis f?r ved slag. Symptoma blir mildare. Det er difor viktig at ein kan aktivere enzymet i blodet – og d? trengst all den informasjonen som vi no fors?ker ? skaffe oss, seier Sebastian Berge-Seidl, som er medforskar i prosjektet.
Det finst ogs? studiar p? dyr som viser at mangelen p? dette proteinet kan f? alvorlege konsekvensar.
– Fors?k p? mus har vist at det er auka risiko for blodpropp viss ikkje kroppen produserer dette proteinet, legg Berge-Seidl til.
Sprengjer bakteriar
? finne ut korleis eit protein er bygt opp og fungerer, er inga enkel oppg?ve. Det
er mange steg p? vegen, og mykje som skal klaffe. Sidan forskarane studerer eit humant protein, er ikkje bakteriane i stand til ? danne det korrekt. Forskarane m? hjelpe dei p? vegen.
– Vi tek eit menneske-DNA som oppskrift for det enzymet vi er interessert i, og set det inn i ein E.coli-bakterie. Dette er ikkje ein E.coli fr? toalettet, men ein E.coli-bakterie som er modifisert til ? vere ein proteinfabrikk. Det er alt han kan. Bakterien veks og blir god til ? danne protein – og det er nett det vi ?nskjer ? bruke den til, seier Nielsen.
I starten er det berre snakk om éin bakterie. Men forskarane lagar koloniar av bakteriar ved ? dyrke dei i flasker. Bakteriane doblar seg kvart 20.? minutt, s? neste dag er det blitt mange nye bakteriar som kan hjelpe til med ? produsere proteinet.
– Vi sentrifugerer eller isolerer bakteriane p? botnen av ei flaske og tek bort v?ska. Proteinet vi ?nskjer ? finne, ligg g?ymt inne i bakterien. For ? f? protein ut av bakteriane, m? vi ?ydeleggje heile bakterien. D? brukar vi ultralyd, slik at bakterien blir sprengd. N?r bakteriane vert sprengde, f?r forskarane ein blandingsmasse av bakteriar, protein og det eine menneskeproteinet som er danna. Utfordringa blir ? skilje det humane proteinet fr? dei andre proteina som finst naturleg i bakteriane.
– Her bruker vi ei seperasjonss?yle som alle proteina renn ned i, slik at vi kan isolere det ?nskte proteinet fr? den andre massen. Alt dette gjer vi for ? skape eit rett milj?, slik at vi sit igjen med eit s? reint protein som r?d. M?let er ? f? eit 100 prosent reint protein som kan bli til ein krystall, seier Nielsen.
Kvart einaste trinn har ulike komponentar, og alt skal g? rett for seg for ? f? ein proteinkrystall. F?rst d? kan proteinet sendast til Den europeiske synkrotronstr?lingsfasilitet (ESRF) i Grenoble, Frankrike – ei av verdas mest intense kjelder til r?ntgenlys.
Vil finne bindarane
3D-strukturen er mellom anna viktig for ? kunne finne molekyl som kan vere med p? ? regulere aktiviteten til enzymet i blodet.
– Til ? begynne med har vi eit stort bibliotek som inneheld alle moglege kombinasjonar av aminosyrer, som er byggjesteinar i proteinet. Nokre av desse molekyla kan binde seg til det isolerte proteinet vi har dyrka fram, andre ikkje. Vi ?nskjer ? finne molekyl som bind seg, seier Berge-Seidl.
Forskarane vaskar blant anna bort molekyla som ikkje bind seg, og prosessen held fram fleire gonger, slik at dei til slutt sit igjen med eit nytt bibliotek som berre inneheld molekyl som bind seg til det ?nskte proteinet. Korleis molekyla bind seg, har mykje ? seie. Det kan nemleg avgjere om aktiviteten i proteinet aukar eller vert hemma.
– Dei fleste medikament gjer nettopp dette; anten hemmar eller aukar dei aktiviteten i protein. Vi har funne eit molekyl som bind og aktiverer proteinet v?rt. Det er f?rste steg i utviklinga av nye medisinar, fortel Berge-Seidl.
Forskarane h?par det kan ha potensial til ? bli ein medisin ved hjerneslag ein gong i framtida.
– Finn vi 3D-strukturen, opnar det opp for andre typar forsking p? proteinet, og det vil vonleg kunne brukast som medisin, seier Nielsen.
Men forskinga p? sj?lve proteinet, i alle dei forskjellige stega, ville ikkje vore mogleg utan bakteriar.
– Vi bruker bakteriar til ? danne nye bibliotek av moglege medisinkandidatar. Det er berre bakteriar som kan gjere denne oppg?va, sidan dei reproduserer seg s? raskt og aksepterer manipulering. Vi kan manipulere dei mykje utan at dei d?yr eller stoppar ? fungere. Dei er uvurderleg viktige for forskinga, sl?r Nis Valentin Nielsen og Sebastian Berge-Seidl fast.