Med datorn som vapen i jakten på parasiter och nya virus

De metoder och strategier som användes vid kartläggningen av det humana genomet kan också användas för att studera arvsmassan hos bakterier, virus och andra infektiösa agens som parasiter. De är mer komplexa och större än bakterier, men fortfarande mikroskopiskt små.

- Vi arbetar med den senaste DNA-tekniken för att lära oss mer om dessa små organismer och om de sjukdomar de orsakar, som exempelvis sömnsjuka och Chagas sjukdom. Det senare är en infektion som drabbar miljontals, framförallt fattiga, människor i Latin- och Sydamerika och som gör att man blir svårt sjuk, säger Björn Andersson, professor i genomanalys vid institutionen för cell- och molekylärbiologi.

Parasiten angriper organ i hela kroppen och orsakar allvarliga hjärtproblem. Parasiten som orsakar Chagas sjukdom heter Trypanosoma cruzi och sprids via insekter.

Sjukdomen har ofta dödlig utgång, eftersom det saknas effektiv behandling. Parasiten är ofta resistent mot de cellgifter som används, många patienter dör också av själva behandlingen.

- Med hjälp av storskaliga metoder i laboratoriet, där vi tar fram stora mängder DNA-information från organismerna, och datorer, där vi använder och utvecklar nya program för att analysera denna, får vi information om nya gener och annan intressant kunskap. Vi hoppas att det i slutänden kan leda till kunskap om hur de här sjukdomarna ska kunna behandlas.

Forskargruppen har kartlagt arvsmassan hos Trypanosoma cruzi. Man har idag kunskap om funktionen hos majoriteten av de cirka 14 000 generna; av dessa är ungefär 2 000 extra intressanta.

- Trypanosoma cruzi är en av de mer komplexa infektiösa mikroorganismerna. Drygt hälften av generna har specifika basala funktioner och cirka 5 000 kodar för olika ytproteiner. Parasiten har många repeterade regioner i arvsmassan som är svåra att analysera.

Parasitens DNA-kod har jämförts med liknande information från två närbesläktade parasiter; den som orsakar sömnsjuka respektive den parasit som orsakar leishmania, en hudinfektion som förekommer över hela världen. Det har lett till att gruppen lyckats identifiera nya gener som eventuellt skulle kunna användas för att utveckla läkemedel mot Chagas sjukdom liksom många gener med okänd funktion. De senare studeras vidare i laboratoriet.

Björn Andersson vill nu bland annat också studera andra parasitstammar, eftersom det finns flera varianter av T. cruzi. Dessa ger olika symtom och det är därför viktigt att förstå de bakomliggande skillnaderna. Han är även involverad i studier av ytterligare parasiter, till exempel malariaparasitenPlasmodium och Giardia, en enklare parasit som via dålig vattenhygien orsakar magproblem i framförallt tredje världen.

Hittat nytt virus

I samarbete med Tobias Allander vid avdelningen för klinisk mikrobiologi vid Karolinska Universitetssjukhuset i Solna letar Björn Andersson också efter hittills okända sjukdomsframkallande virus. De storskaliga metoderna är här desamma och datorerna används för att hitta virus-DNA i DNA-koden från de prover som tas från personer med virussjukdomar.

- Vi har efter två-tre år redan hittat två nya virus, ett humant bocavirus, som är en typ av parvovirus och som ger svåra nedre luftvägsinfektioner, och ett nytt polyomavirus, som vi ännu inte vet vilken sjukdom det orsakar. Upptäckten av det humana bocaviruset har lett till en diagnostik av sjukdomen och resultaten har nu också bekräftats av andra grupper.

Polyomavirus är små cirkelrunda DNA-virus, som en smittad person bär med sig under hela livet. Viruset jobbar i det fördolda genom att slå ut immunsystemet. Ett annat polyomavirus misstänks vara inblandat i tumörbildning.

- Det finns hypoteser som pekar på att okända virus till och med kan ligga bakom sjukdomar som diabetes, MS och alla typer av autoimmuna sjukdomar.

Gruppen arbetar även med att ta fram känsligare metoder för att hitta viruskoder bland allt DNA-brus från bitar av den mänskliga arvsmassan respektive från bakterier.

Utvecklar bioinformatiken

En del av arbetet innebär att ta fram nya bioinformatikmetoder, både laboratorietekniker och nya datormetoder. Man har bland annat utvecklat metoder för att snabbt kunna jämföra många korta bitar DNA-kod med varandra och med olika arvsmassor. Det gör det lättare att hitta regioner i arvsmassan som skiljer sig åt mellan olika individer. Och arbetet kan idag göras på en bordsdator i stället för i en superdator.

- I samarbete med forskare i Lund har vi bland annat hittat genetiska skillnader mellan människor när det gäller urinvägsinfektioner. Vi har nu ganska bra belägg för att säga att vissa gener kan ha en skyddseffekt medan andra inte har det.

Text: Eva Cederquist, publicerad i "Från Cell till Samhälle" 2007

Om forskningsämnet

Kartläggningen av DNA-koden hos den mänskliga arvsmassan har i grunden förändrat den molekylärbiologiska forskningen. I stället för att isolera enskilda genfragment kan man idag från hela organismer storskaligt ta fram, och datoranalysera, information om gener och deras funktion. Det kan sedan användas för att direkt angripa biologiska frågeställningar respektive som resurs för andra forskare. Forskningsfältet, genomik, har bland annat revolutionerat den genetiska forskningen kring infektionssjukdomar.

Länkar

DNAGenomikProfessor