Viktiga svar finns i cellen
Forskarna inom molecular life science går på upptäcktsfärd i cellerna. Genom att studera processerna som pågår i allt levande på molekylnivå kan vi få svar på många frågor som i förlängningen bidrar till ett bättre liv för oss människor.
– NATUREN HAR OPTIMERAT kemins funktioner. Mycket av vår forskning handlar om att förstå hur en reaktion i cellen startar och vad som händer därefter, säger Richard Neutze, professor i biokemi och samordnare av temaområdet Molecular life science.
Inom life science studeras allt från enskilda atomer till hela organismer, som till exempel människokroppen. Delområdet molecular life science, är som namnet avslöjar, fokuserat på det som händer på molekylnivå i cellerna.
– Vi strävar efter att förstå biologiska processer genom att kunna beskriva sammansättningen, strukturen och funktionen av molekyler och celler. Sedan kan vi manipulera processerna genom genteknik eller med hjälp av olika läkemedelsföreningar för att laga något som inte fungerar eller ändra på en oönskad process, som ofta är fallet vid sjukdom, säger Richard Neutze.
ÖVER 60 FORSKARGRUPPER på Göteborgs universitet jagar nästa stora genombrott inom molecular life science. De studerar bland annat proteiner, membranfunktioner, sockerstrukturer, energiöverföringar och fotoaktiverade system i cellerna. Det sker med stor framgång – forskarnas vetenskapliga artiklar ger eko i världen i knivskarp internationell konkurrens.
– Vår forskning hävdar sig mycket väl i en jämförelse. Vi är starka och breda, mycket tack vare att vi arbetar över fakultetsgränserna med kollegor på Sahlgrenska akademin och IT-fakulteten, säger Richard Neutze.
Professor Ruth Palmer på Sahlgrenska akademin forskar på hur inkommande signaler styr en cell. Signalerna tas upp av mottagarproteiner, receptorer, som får cellerna att ändra sitt beteende. Men ibland aktiveras receptorerna felaktigt och det kan leda till cancer. Ruth Palmers forskargrupp försöker förstå hur signalsystemen fungerar och varför det blir fel ibland, för att förbättra diagnostik och behandling av bland annat lungcancer och barncancerformen neuroblastom.
– Det är ett bra exempel på molecular life science, vi vill förstå mekanismerna som ligger till grund för olika biologiska processer. För att göra det använder vi en rad olika life science-tekniker, från eleganta genetiska moduleringar med gensaxen CRISPR till mycket tekniska metoder som gör det möjligt att beskriva proteinerna och deras modifieringar, säger Ruth Palmer.
GRÄNSEN MELLAN MEDICIN OCH KEMI suddas ut och forskarna på de olika fakulteterna tar gärna hjälp av varandra. Att välja rätt teknisk metod och sedan hitta någon som vet hur man gör det på rätt sätt blir en nyckelfaktor för att lyckas besvara utmanande frågor, menar Ruth Palmer.
– Det innebär att många av oss arbetar på ett tvärvetenskapligt sätt, med samarbetspartners och anläggningar som kan bidra med expertis inom olika områden. Samarbetena ger ofta oväntade fördelar eftersom andra forskare tänker på problemen på ett annorlunda sätt. Och tvärvetenskapliga forskningssamarbeten är i slutändan ofta väldigt roliga, säger Ruth Palmer.
Framstegen i life science-forskningen hänger samman med utvecklingen av ny teknik som gör det möjligt att studera det som tidigare var okänt i cellerna. Storleken på det som ska observeras och analyseras är nu nere på atom- och molekylnivå, vilket ställer andra krav på utrustning och kompetens i forskningen än förr.
– Vi använder oss bland annat av mikrospektroskopi, röntgenkristallografi, NMR* och elektronmikrospektroskopi i vår forskning. Tack vare att vi har en del viktig infrastruktur kan vi bedriva forskning i framkant, som till exempel vid NMR-centrum och MAX IV-laboratoriet i Lund. Annan utrustning har vi inte och då får våra forskare resa ut och samarbeta med andra forskare i världen. Det kan vara fördelaktigt, även om vi kunde önska oss ett högkvalitativt elektronmikroskop anpassat för vår forskning, säger Richard Neutze.
MÅNGA FORSKARE TAR emellertid aldrig på sig labbrocken. De bedriver hela sin forskning i datormiljö och använder sig av data som annan forskning tagit fram. Med hjälp av kemins och fysikens lagar kan forskarna ta fram förklaringar på vad som händer i cellen. De senaste åren har maskininlärning och utvecklingen av AI inneburit en smärre revolution inom molecular life science.
– Maskininlärning kan göra stor skillnad tack vare sin enorma kapacitet. Ta celldelning som ett exempel. Det sker en massa parallella processer i cellen inför delningen för att allt ska fungera och förbereda för dupliceringen av alla funktioner. Det är svårt att studera en enskild process för att det är så mycket som händer samtidigt. Det blir lite som att leta efter en nål i höstack. Maskininlärningen kan sortera bort allt ovidkommande och fokusera på det du vill ta reda på, säger Richard Neutze.
MASKININLÄRNING KAN OCKSÅ vara mycket användbart när forskarna ska ta fram en optimal molekyl som ska förändra en process i cellen. Utprovningen av vilken molekyl som passar allra bäst för uppdraget går på en bråkdel av tiden än vad som krävs med konventionella datorkörningar.
– Vi kan ta stora kliv inom grundforskning. Och det finns många spännande funktioner i det levande som fortfarande väntar på att få sin förklaring. Jag forskar på hur fotosyntesen går till, hur cellerna kan omvandla solljus till energi. När vi har svaret kan det förhoppningsvis användas i en lång rad applikationer. Solceller som imiterar fotosyntesen, till exempel, säger Richard Neutze.
Molecular life science är ett av de stora och viktiga forskningsfälten inom naturvetenskapen och medicin. Gensaxen CRISPR och kunskapen om mRNA-vaccin som skydd mot covid-19 är två stora landvinningar som bidrar till bättre hälsa nu och i framtiden. För att forskningen ska fortsätta framåt krävs både stora ekonomiska satsningar och att nya skarpa hjärnor väljer att utbilda sig inom området.
– Därför behöver vår forskning bli mer känd. Vi vill locka till oss fler studenter som sedan kan bli framgångsrika forskare i en miljö som tillåter att man misslyckas ibland. Det är genom att träna och göra misstag på vägen som du blir stark i ditt forskningsfält, säger Richard Neutze.
* NMR: Kärnmagnetisk resonans. En teknik som kan användas för att bestämma antal och art av karakteristiska grupper i en molekyl.
Text: Olof Lönnehed
Foto: Johan Wingborg, Richard Neutze
Molecular life science är ett av fakultetens fem temaområden. Temaområdens samlar tvärvetenskaplig forskning och syftar till att stärka samarbeten både inom och utanför universitetet. Molecular life science samarbetar med många forskargrupper på Sahlgrenska akademien och även med forskare på IT-fakulteten.
