Mitokondriernas DNA alltmer intressant

Studier av hur läkemedel mot virus fungerar var starten för Anna Karlssons forskning. De frågor som väckts under resans gång har nu lett vidare till mer grundläggande undersökningar som inte bara har betydelse vid virussjukdomar utan också för exempelvis cancer och för det naturliga åldrandet.

I avhandlingen lade hon fram resultat från biokemiska studier av de nya läkemedel mot herpes som kom på 1980 talet. Kunskapen kan också tillämpas på mediciner mot en annan virussjukdom, aids. Men det finns också likheter med cancerläkemedel.

- Det som är gemensamt för dessa läkemedel är att de alla hämmar syntes av DNA. De är alla falska byggstenar till DNA, säger Anna Karlsson, professor i klinisk virologi.

Hon förklarar att avhandlingen i mycket handlade om ämnesomsättningen i cellerna vid virusinfektioner och hur den påverkas av läkemedel. Nu är hennes forskning mer molekylärbiologiskt inriktad och har kommit att handla alltmer om gener, om vilka av dem som aktiveras i olika situationer.

- Man kan säga att om doktorandarbetet visade cellerna i tio gångers förstoring så är vi nu nere på 100 gångers förstoring. Vi har också fått nya verktyg för att slå ut gener och studera vad som då händer. Men det största steget från avhandlingen är att hon nu studerar det DNA som finns i mitokondrierna. Större delen av vårt DNA finns i cellkärnan. Men en liten del finns också i mitokondrierna, små så kallade organeller, som finns i cytoplasman, den vätska som omger cellkärnan. Det är sedan länge känt att mitokondrierna är cellernas energifabriker; där förvandlas näringen från maten till den energi, ATP, som cellerna behöver för att överleva. Men på senare år har forskningen visat att mitokondriernas DNA har mycket större betydelse än man tidigare trodde. Huvudprojektet för Anna Karlsson under de senaste åren handlar om de enzymer som deltar i att bilda DNA i mitokondrierna. I sin forskning använder hon så kallade knock-out-möss, hos vilka en gen har slagits ut. I de möss hon använder är det en gen, som svarar för tillverkningen av ett enzym som man vet står bakom att en av de fyra byggstenarna i DNA bildas, som har inaktiverats. Mitokondrierna har olika uppgifter i olika organ och hos möss har de stor betydelse för det bruna fettet, som har hög ämnesomsättning och därför är en viktig värmekälla. När enzymet är utslaget klarar mössen följaktligen inte att hålla värmen.

- Men det får också effekter i andra organ och beroende på hur viktiga mitokondrierna är i respektive organ kommer effekterna stegvis.

- Studierna har fört oss in på ett nytt spår: Förändringar i samband med åldrande och vid mitokondriella sjukdomar. De senare är medfödda och dessutom mycket ovanliga. Men det finns forskning som tyder på att även vanligare sjukdomar - t ex Parkinsons sjukdom och diabetes - är beroende av vad som händer i mitokondrierna.

Att ersätta den felande länken

Även om de medfödda mitokondriella sjukdomarna är ovanliga är de ofta svåra och leder till en tidig död; många organ drabbas och får nedsatt funktion. Ett mål i forskningen är därför att hitta medel att behandla dessa sjukdomar med. Ett sätt skulle kunna vara att tillföra det enzym som saknas. En annan tanke är att hoppa över detta steg och istället direkt tillföra den byggsten i DNA som enzymet står bakom.

- Vi har modeller för detta som vi använder i forskningen. Den sker i samarbete med tyska forskare som gör de färdiga DNA-byggstenarna.

Liknande angreppssätt används redan i behandlingen vid HIV infektion. Anna Karlssons forskargrupp har gjort förstudier med resultat som tyder på att det skulle kunna fungera också för mitokondriella sjukdomar. Men forskningen är inte fokuserad på en speciell sjukdom utan det främsta målet är nu att förstå hur mitokondriernas DNA bildas.

- Vi tror att tillämpningen kan bli väldigt bred när kunskapen finns. Det är allt fler sjukdomar där man ser att också mitokondriernas funktion är störd som en del av förloppet.

En komplikation i studiet av mitokondrierna är att de inte är helt självständiga. Det finns gener i cellkärnan som signalerar till gener i mitokondrierna och på så sätt har en styrande effekt. Eftersom Anna Karlssons forskning berör saker som har betydelse också för andra sjukdomar än virusinfektioner har hon även projekt som gäller andra områden än den direkta virologin, exempelvis cancer. Där är huvudintresset den resistensutveckling, motståndskraft, som inte sällan uppstår vid behandling av cancer, då läkemedlen slutar ha effekt och patienten får ett återfall.

- Där tittar vi nu på vad som händer när cancerceller utsätts för behandling och försöker förstå hur motståndskraften uppstår. I dessa studier undersöks hela cellkärnan. Målet är att hitta nya möjligheter att angripa och förgöra cancercellerna.

Text: Lennart Edqvist, publicerad i "Från Cell till Samhälle" 2009

Om forskningsämnet

Virologi är läran om virus och de sjukdomar dessa mikroorganismer orsakar. I virologisk forskning studeras virus struktur, hur de infekterar och hur de använder kroppens celler för att föröka sig och sprida sjukdomar. Andra uppgifter för virologin är att utveckla metoder att isolera och odla virus, en förutsättning för att kunna forska om dem och utveckla behandlingar. Anna Karlssons forskning handlar om läkemedel mot virussjukdomar och är inriktad på hur byggstenarna i arvsmassan kan påverkas för att bota virussjukdomar och cancer.

Länkar

ProfessorVirologi