George Birchenough studerar interaktionen mellan slemhinnor och mikrober

Vad har du för vetenskaplig bakgrund?

Mitt liv inom forskning började egentligen under min masterutbildning i medicinsk mikrobiologi vid London School of Hygiene & Tropical Medicine. Här blev jag introducerad till och fascinerad av mekanismerna för mikrobiell patogenes, med andra ord hur olika virus-, bakterie- och svamporganismer interagerar med och i vissa fall övervinner de system som mycket större flercelliga organismer har utvecklat för att skydda sig själva. Jag fortsatte med att genomföra ett doktorandprojekt vid University College London där jag undersökte infektionsmekanismen för Escherichia coli associerad med neonatal meningit (NMEC), en undergrupp av bakterier som är en viktig orsak till hjärninflammation hos mycket unga och för tidigt födda barn, men som inte orsakar sjukdom hos äldre barn eller vuxna. NMEC invaderar till en början sin värd via tarmen, och vi resonerade att grunden för detta åldersberoende skulle vara på grund av utvecklingstillståndet i värdens skyddssystem. Detta visade sig vara korrekt, men inte av de skäl vi först misstänkte. Överraskande nog fann vi att grunden för NMEC-infektionsresistens var den postnatala utvecklingen av slembarriären i tunntarmen. Upptäckten gjordes i samarbete med Gunnar Hanssons Mucinbiologigrupp vid Göteborgs universitet, och efter att jag doktorerat erbjöd Gunnar mig en postdoktoral tjänst vid GU och så kom jag till Sverige för att fortsätta min forskning. Här blev mitt arbete mycket mer fokuserat på värdsidan av värd-mikrob-relationen, och jag arbetade med de skyddande funktionerna hos specifika slemproteiner och hur slemskyddande system utvecklas i de tidiga stadierna av livet. Mitt mest produktiva projekt resulterade i upptäckten av en ny subtyp av slemutsöndrande bägarceller, nu betecknade "sentinel goblet cells" eller "senGCs". Dessa celler tar prover och känner av den mikrobiella miljön i den distala tjocktarmen och orkestrerar slemsekretion som svar på bakterier som har trängt igenom den skyddande slembarriären. På den tiden ansågs bägarceller vara en homogen och unifunktionell celltyp, så det här var en häftig upptäckt. I mitt eget labb är det teman som mångfald i bägarcellers funktion, infektion och allmänna värd-mikrobinteraktioner som verkligen ligger till grund för allt vårt pågående arbete.

Vilka är de stora vetenskapliga frågorna du arbetar med? Finns det en vision för din forskargrupp?

I slutändan är mitt mål att förstå hur våra kroppars slemhinnor interagerar med mikrober och hur dessa interaktioner förändras för att driva sjukdom. För 2000 år sedan lär Hippokrates ha sagt att "all sjukdom börjar i tarmen". Även om detta naturligtvis inte är helt korrekt, finns det en hel del sanning i detta uttalande, och jag tror att det är ganska säkert att säga att majoriteten av de sjukdomar vi står inför idag har sitt ursprung i interaktioner mellan vår miljö och våra kroppars slemhinnor, där tarmen och lungorna är de viktigaste komponenterna. Alla våra slemhinnor utför livskritiska funktioner som kräver exponering av levande celler (dvs. till skillnad från vår hud) för en miljö som är kraftigt koloniserad av mikrober, särskilt i tarmen. Att kontrollera interaktioner mellan dessa mikrober och våra egna vävnader är avgörande för vår hälsa och har drivit på utvecklingen av flera skyddssystem, varav ett är slem som utsöndras av bägarceller. I tarmen bildar slem en barriär som fysiskt förhindrar mikrobiella interaktioner med våra vävnader, samtidigt som det ger en livsmiljö och näringskälla till delar av det mikrobiella samhället som i sin tur kan konkurrera med patogener som kan försöka infektera oss. I förindustriella samhällen var vårt största problem att hantera sådana patogener. I postindustriella samhällen ser vi nu att betydande förändringar i vår livsstil (t.ex. kost) har orsakat patologiska förändringar i vårt förhållande till mikrober som normalt är fördelaktiga för oss. Sådana förändringar i balansen mellan värd och mikrober är i allt högre grad förknippade med icke-smittsamma sjukdomar som inflammatorisk tarmsjukdom, typ 2-diabetes och kolorektal cancer som har blivit ett allt större problem i det moderna samhället. Jag tror att genom att förstå grunden för dessa missanpassade interaktioner kommer vi att kunna finjustera kostmässiga, profylaktiska och terapeutiska interventioner för att hjälpa oss att förebygga sådana sjukdomar, och det är visionen för min forskargrupp.

Varför började du med forskning?

Jag skulle älska att kunna säga att vetenskap alltid har varit min passion, men det skulle inte vara sant. Min väg till en forskarkarriär har inneburit av en hel del slumpartade beslut och slumpmässiga händelser som ganska lätt kunnat leda i olika riktningar. Jag kommer från en familj av advokater, författare och konstnärer, så jag hade ingen kontakt med medicin eller naturvetenskap som en karriärväg när jag växte upp, men jag var alltid intresserad av biologi i skolan och det var det första intresset som lade grunden till var jag är idag. Jag tror att en av de mest tilltalande aspekterna av vetenskap för mig är den kreativa sidan, som kanske stämmer bättre överens med min familjebakgrund. Även om du inte är den mest begåvade kemisten eller molekylärbiologen, så länge du har en stark kreativ sida och en god fantasi kommer du att kunna upptäcka möjligheter eller designa experiment som andra kanske missar.

Vilka samarbeten har ni idag: med andra vetenskapliga grupper, med industrin eller kliniskt?

Vi har många samarbeten med grundforskare och kliniska forskare, både här på GU och i Sverige, Europa, USA och Kanada. Min grupp är en del av Wallenberg Centre for Molecular & Translational Medicine som har varit en utmärkt plattform för att interagera och samarbeta med andra gruppledare i ett liknande karriärskede. Om jag blev tillfrågad om råd att ge till yngre forskare skulle jag starkt rekommendera att söka upp andra i ett motsvarande karriärskede och gå med i föreningar inom ditt område som ger nätverksmöjligheter för yngre forskare.

Kort beskrivning av din forskning för icke-akademiker

Vi studerar hur slem och slemutsöndrande bägarceller styr våra interaktioner med mikrobiella organsismer, och om förändringar i dessa interaktioner kan orsaka sjukdom.