Ingela - Neurologi i Sverige

AI skräddarsyr DNA för framtidens läkemedel

Med hjälp av artificiell intelligens har forskare på Chalmers lyckats designa konstgjort DNA som kontrollerar cellernas proteintillverkning. Tekniken kan bidra till att vaccin, läkemedel mot svåra sjukdomar och nya livsmedel kan utvecklas.

Den genetiska koden i vårt DNA transkriberas till molekylen mRNA, som fungerar som en budbärare som talar om för cellens fabrik vilket protein den ska producera och i vilka mängder. Processen är grundläggande för cellernas olika funktioner i levande organismer.

Forskare har lagt stor kraft på att försöka kontrollera genuttrycket eftersom det bland annat kan bidra till utveckling av proteinbaserade läkemedel.

Vacciner och läkemedel

Ett aktuellt exempel är mRNA-vaccin mot covid-19. Det talar om för kroppens celler att de ska producera samma protein som finns på coronavirusets yta. Kroppens immunförsvar kan då lära sig att bilda antikroppar mot viruset.

På samma sätt är det möjligt att lära kroppens immunförsvar att besegra cancerceller eller andra svåra sjukdomar, om man vet och förstår den genetiska kod som ligger bakom produktionen av specifika proteiner.

En majoritet av dagens nya läkemedel är just proteinbaserade, men teknikerna för att framställa dem är både dyra och långsamma. Det är nämligen svårt att kontrollera hur DNA uttrycks.

Konstgjort DNA ger instruktioner

Förra året tog en forskargrupp på Chalmers ett viktigt steg i förståelsen för hur mycket av ett protein som tillverkas av en viss DNA-sekvens.

− Först handlade det om att fullt ut kunna ”läsa” DNA-molekylens instruktioner. Nu har vi lyckats designa eget DNA som innehåller precis de instruktioner som behövs för att kontrollera vilken mängd av ett specifikt protein som tillverkas, säger Aleksej Zelezniak som leder forskargruppen på Chalmers.

Principen bakom den nya metoden liknar den som används när en AI genererar ansikten som ser ut som verkliga människor. Genom att lära sig hur en stor mängd ansikten ser ut kan den sedan skapa helt nya verklighetstrogna ansikten. Det är sedan lätt att modifiera ansiktet genom att exempelvis säga att det ska bli äldre, eller ha en annan frisyr.

Printar DNA på beställning

På samma sätt har forskarnas AI fått lära sig strukturen och den mängdreglerande koden i DNA. AI designar sedan syntetiskt DNA som är lätt att förändra i önskvärd riktning. Enkelt uttryck får den en beställning på hur mycket av en gen som behöver uttryckas och ”printar” sedan rätt DNA-sekvens.

− DNA är en otroligt lång och komplex molekyl. Det är därför mycket utmanande att på experimentell väg göra förändringar i den genom att läsa, ändra, läsa och ändra igen. Det tar åratal av forskning för att hitta något som fungerar. Då är det i stället mycket mer effektivt att låta en AI lära sig hur principerna för att navigera DNA fungerar. Det som annars tar år kan kortas till veckor eller dagar, säger forskaren Jan Zrimec.

Hopp om utveckling av läkemedel

Forskarna har utvecklat sin metod på jästsvampen Saccharomyces cerevisiae, vars celler liknar däggdjursceller. Nästa steg är att använda människoceller. Forskarna har förhoppningar om att deras framsteg ska få betydelse för utvecklingen av nya såväl som befintliga läkemedel.

− Proteinbaserade läkemedel mot komplexa sjukdomar, eller alternativa livsmedelsproteiner, kan ta många år och vara extremt dyra att tillverka. En del blir så dyra att det inte går att få en ekonomisk avkastning på investerade pengar. Med vår teknik är det möjligt att utveckla och tillverka proteiner på ett effektivare sätt så att de kan kommersialiseras, säger Aleksej Zelezniak.

Forskarna är verksamma vid Chalmers tekniska högskola, National Institute of Biology i Slovenien, Biomatter Designs och Institute of Biotechnology i Litauen, BioInnovation Institute i Danmark och King’s College London, Storbritannien.

Studien:

Controlling gene expression with deep generative design of regulatory DNA, Nature Communications.

Vävnad från 518 miljoner år gammal kinesisk havsmask kan lösa forskarstrid

Genom att analysera nervvävnad från ett fossilerat, maskliknande urdjur från Kina har forskare hittat likheter med moderna leddjurs hjärnors uppbyggnad. Studien kastar nytt ljus på det så kallade ”leddjurshjärneproblemet” som gäckat forskarvärlden i många år.

Forskarna analyserade vävnad från det gamla urdjuret. De lila partierna visar spår av fossilerad neural vävnad hos Cardiodictyon catenulum. Foto: Nicholas Strausfeld.

För tio år sedan upptäckte forskare att 518 miljoner år gamla fossil från den kambriska perioden innehöll nervvävnad. Detta möjliggjorde en helt ny typ av analyser. Det blev bland annat möjligt att studera biologiska likheter och skillnader mellan de primitiva urdjuren som skvalpade omkring i världshaven för en halv miljard år sedan och dagens moderna leddjur, det vill säga spindlar, insekter, kräftdjur och tusenfotingar. I en ny studie som publiceras i den vetenskapliga tidskriften Science har ett internationellt forskarlag, där Lunds universitet ingår, analyserat det maskliknande havsurdjuret lobopoder Cardiodictyon catenulum som levde i Chiungchussu-formationen nära Kunming i sydvästra Kina.

– Våra resultat pekar mot en förenande arkitektur som länkar samman den här 518 miljoner år gamla havsmaskens hjärna med dagens moderna leddjurshjärnor, säger Marcel Sayre, biologidoktorand vid Lunds universitet.

Marcel Sayre, biologidoktorand vid Lunds universitet, har arbetat med den nya studien. Foto: Privat.

Leddjurens hjärnors evolutionära ursprung har varit föremål för intensiv debatt. En del forskare har menat att leddjurens förfäders hjärnor varit sammansatta av sammansmälta segment medan andra, på senare år, hävdat att de utvecklats oberoende som osegmenterade strukturer. I den aktuella studien lyckades forskarlaget, som letts av Nicholas Strausfeld vid University of Arizona, identifiera tre domäner i den fossilerade nervvävnaden. De samlade resultaten indikerar att de studerade lobopodernas hjärnor inte var segmenterade utan i stället påminner om dagens moderna leddjurshjärnor som består av osegmenterade strukturer.

– Mellan 80 och 85 procent av alla djurarter på jorden är leddjur. Det är svårt att överskatta deras betydelse. De här fossilerna ger en glimt av en hjärna som är över 500 miljoner år gammal och som är förfader till majoriteten av arterna på planeten idag, säger Marcel Sayre.

Förutom att identifiera lobopodernas centrala hjärna som osegmenterad kunde forskarna, genom att analysera genuttrycksmönster, hitta morfologiska attribut som tyder på att hjärnan utvecklats oberoende de så kallade ventrala nerverna, det vill säga de segmenterade nerverna i djurets kropp, något som många forskare tidigare trott.

– Hjärnans organisation och funktion formas av evolutionen. Grundforskning och evolutionär historia är därför avgörande för att främja neurovetenskapens mål, säger Marcel Sayre.

Förutom Lunds universitet har följande lärosäten och organisationer deltagit i studien: University of Arizona, Yunnan University, Macquarie University, King’s College London.

Studien publiceras i tidskriften Science: ”The lower Cambrian lobopodian Cardiodictyon resolves the origin of euarthropod brains”

Topp tio mest prioriterade forskningsfrågorna om ryggmärgsskador

Hur kan problem med andningen förebyggas för personer som lever med ryggmärgsskada? Hur bör mag- och tarmbesvär behandlas? Och vilket stöd behöver närstående? Det är några av de prioriterade forskningsfrågor som Ryggmärgscentrum Göteborg vid Göteborgs universitet nu har identifierat.

Katharina Stibrant Sunnerhagen är professor i rehabiliteringsmedicin vid Göteborgs universitet, överläkare vid Sahlgrenska Universitetssjukhuset och dessutom ledamot i Ryggmärgsskadecentrum Göteborgs styrgrupp. Hon menar att de frågor som identifierats både är aktuella och viktiga.

– För oss är det centralt att de som berörs mest av forskningen också är med och påverkar den. Jag hoppas nu att forskare i Sverige och kanske hela världen kommer att använda listan för att säkerställa att de fokuserar på forskningsfrågor som är relevanta för dem som lever eller arbetar med ryggmärgsskada, säger Katharina Stibrant Sunnerhagen.

Angelägna frågor

Det har varit ett stort arbete för Ryggmärgsskadecentrum Göteborg att identifiera de tio prioriterade forskningsfrågorna. Listan är rangordnad, där den fråga som lyfts fram som mest prioriterad handlar om hur den specialiserade vården för personer med ryggmärgsskada bör se ut.

Den metod som använts kallas Priority setting partnership, och är utvecklad av organisationen James Lind Alliance i Storbritannien. Metoden innebär att personer som själva kommer att beröras av forskningen, deras närstående, personliga assistenter samt vård- och rehabiliteringspersonal deltar i en process i flera steg där tio prioriterade forskningsfrågor arbetas fram.

Målgrupperna visade sig ha många forskningsfrågor som de ville ha svar på. De frågor som skickades in till Ryggmärgsskadecentrum Göteborg kunde sammanställas till 57 olika frågor, som sedan bearbetades i olika prioriteringar ned till de tio frågor som nu lyfts fram som mest angelägna att söka svar på. Forskningsfrågorna kommer också att publiceras i en vetenskaplig tidskrift, som en vägledning för framtida forskning.

Den förändrade livssituationen

De identifierade frågorna blir också ett stöd för olika brukarorganisationer för dem som lever med eller arbetar med ryggmärgsskada. En av dem som ingått i expertgruppen är Erik Berndtsson, som representerar de ideella föreningarna Personskadeförbundet RTP och RG Aktiv Rehabilitering.

– Det kommer hela tiden nya produkter och läkemedel, men de utvalda frågorna visar att det finns ett fortsatt behov av forskning och utveckling med fokus på individens förändrade livssituation, säger Erik Berndtsson, som själv också lever med ryggmärgsskada.

Topp tio-listan

Hur bör den specialiserade vården se ut för personer som har en ryggmärgsskada? Från akutskede till rehabilitering och livslånga uppföljningar.
Vilken typ av stöd och behandling är effektiv för att förebygga, lindra och hantera smärta hos personer som har en ryggmärgsskada?
Vilken typ av stöd och behandling är effektiv för att förebygga, behandla och hantera mag- och tarmbesvär hos personer som har en ryggmärgsskada?
Hur kan vården som inte är specialiserad på ryggmärgsskador på bästa sätt möta personer som har en ryggmärgsskada och deras behov? Till exempel vårdcentraler och annan primärvård eller specialiserad vård inom andra områden än ryggmärgsskador.
Vilken typ av stöd och behandling är effektiv för att hantera sin nya livssituation och förutsättningar samt hitta sätt att leva ett liv man trivs med efter en ryggmärgsskada?
Vilken typ av stöd och behandling är effektiv för att förebygga och behandla komplikationer hos personer som har en ryggmärgsskada?
Vilken typ av stöd och behandling är effektiv för att förebygga och behandla andningsproblem hos personer som har en ryggmärgsskada?
Vilken sorts stöd behöver närstående till personer som har en ryggmärgsskada?
Lagen om stöd och service till vissa funktionshindrade (LSS) gäller personer under 65 år. Vilka konsekvenser får denna begränsning för personer som har en ryggmärgsskada när de fyller 65 och för personer som får en ryggmärgsskada efter att de har fyllt 65?
Vilken typ av behandling är effektiv för att öka skadade nervers läkningsförmåga?

Fler barn kan få specialistsjukvård i hemmet med nytt team på Sahlgrenska Universitetssjukhuset

Färre resor till sjukhuset, färre avbrott i det vardagliga livet och större möjligheter för hela familjen att fortsätta med skola, jobb och fritidsaktiviteter. Med ett nytt team kan Drottning Silvias barnsjukhus nu erbjuda hembesök för en del sjuka barn som annars hade behövt vård på sjukhus.

– Utvecklingen av vården innebär att den blir mer flexibel vilket bland annat gör att patienter inte alltid behöver vårdas inne på sjukhuset. Även specialiserad barnsjukvård kan bedrivas utanför sjukhuset och det känns helt rätt att erbjuda sjukhusets minsta patienter den här möjligheten, säger Anna Pihlström, verksamhetsutvecklare och projektledare för Sjukhusansluten barnsjukvård i hemmet.

De erfarna barnsjuksköterskorna Maria Lönn och Josefin Westerberg ingår i det nya teamet på Drottning Silvias barnsjukhus som erbjuder fler barn specialistsjukvård i hemmet. Här med Anna Pihlström (mitten) som är projektledare för satsningen. Foto: Paul Björkman.

I början av september åkte teamet från Drottning Silvias barnsjukhus hem till de första patienterna. Det handlar om barn mellan noll och arton år med långvarigt och kortvarigt vårdbehov som kan få hjälp av teamet hemma. Det är inte diagnosen som avgör möjligheten till vård i hemmet, utan om vården kan ges lika säkert som på sjukhus. Det är främst sjuksköterskor som ingår i teamen och utför läkemedelsbehandlingar, provtagningar, omläggningar och annat som kan utföras med samma kvalitet som på sjukhuset.

– Hittills har vi fått mycket positiv återkoppling från barnen och familjerna. De sparar en massa tid förstås, en del barn hinner vara på skola och förskola, och inte minst innebär det att barnen får behandling i en miljö som är trygg miljö för dem. Även syskonen kan vara delaktiga, vilket är mycket värdefullt för många barn, säger Anna Pihlström.

Projekt Sjukhusansluten barnsjukvård i hemmet är ett pilotprojekt som ligger inom det regionala barnuppdraget, Västra Götalandsregionens utvecklingsplan för barn och ungas hälso- och sjukvård där vården ska se till alla barn och ungdomars bästa möjliga hälsa och utveckling. Ett systematiskt barnrättsperspektiv ska genomsyra arbetet. Det betyder att barnets bästa hela tiden behöver utvärderas av vårdpersonalen. Ibland bör vården förstås ske på sjukhus.

– Vård i hemmet är ett erbjudande. Vill man hellre vara på sjukhuset så finns självklart den möjligheten. Ibland händer det att familjen vill skilja på sjukhuset och hemmiljön, att vården inte ska in i hemmet.

Under tiden som pilotprojektet pågår erbjuds Sjukhusansluten barnsjukvård i hemmet till patienter i Göteborgsområdet. Det finns kriterier för vilka insatser som kan göras, till exempel kan besöket bara genomföras dagtid, måndag till fredag och inte ta mer än två timmar.

– Vi kommer att utveckla vårdformen i takt med att projektet pågår och förhoppningsvis kan vi utöka verksamheten så att fler patienter får tillgång till vård i hemmet. Målsättningen är att specialistsjukvård i hemmet ska bli en naturlig del av barnsjukhusets utbud, säger Anna Pihlström.

Miia Kivipelto tilldelas Forska!Sveriges forskarutmärkelse

Forska!Sveriges forskarutmärkelse år 2022 tilldelas professor Miia Kivipelto. Hon tilldelas utmärkelsen för sin banbrytande och världsomfattande forskning inom prevention, diagnos och behandling av demenssjukdomar. Utmärkelsen delas ut vid Forska!Sverige-dagen den 28 november.

Professor Miia Kivipelto tilldelas Forska!Sveriges forskarutmärkelse år 2022.

Var tredje sekund upptäcks ett nytt fall av en demenssjukdom i världen. Totalt är runt 47 miljoner människor drabbade, vilket gör det till ett av världens största hälsoproblem enligt WHO. Utöver ett stort mänskligt lidande för drabbade och anhöriga innebär sjukdomen även stora samhällskostnader. Om utvecklingen inte bromsas beräknas kostnaderna för demenssjukdomar i Europa uppgå till totalt 2,7 biljoner kronor år 2030.

– Ska vi förhindra det mänskliga lidande och stigande samhällskostnader som utvecklingen innebär måste vi hitta effektiva sätt att förebygga demenssjukdom och bromsa sjukdomsförloppet. Miia Kivipelto är en pionjär på det området. Med årets forskarutmärkelse vill vi uppmärksamma hennes världsledande forskning vars resultat kommit till nytta för hälsan hos befolkningen inte bara i Sverige utan också globalt, säger Anna Nilsson Vindefjärd, generalsekreterare för Forska!Sverige.

Miia Kivipelto är en internationellt ledande forskare som utvecklat metoder för att förebygga demensutveckling där livsstils- och hjärt-kärlfaktorer påverkar risken att utveckla demens. I stora multifaktoriella studier av livsstilsintervention, bland annat den så kallade FINGER-studien, har hon kunnat visa att en hälsosam livsstil kan stärka den kognitiva förmågan och förebygga kognitiv försämring. Fysisk aktivitet, hälsosam kost samt sociala och mentala aktiviteter är några viktiga faktorer som samverkar i förbyggande syfte.

– Denna kunskap implementeras nu i fortsatta kliniska studier med målet att förebygga och fördröja utvecklingen av Alzheimers sjukdom och andra demenssjukdomar, säger Anna Nilsson Vindefjärd.

Utöver sin banbrytande forskning har Miia Kivipelto också med stort samhällsengagemang tagit flera initiativ för att sprida nyttan av sina resultat världen över genom exempelvis seminarier, intervjuer och föreläsningar där hon delar sina forskningsresultat med allmänhet och beslutsfattare. Hennes förmåga att sprida sina forskningsresultat samt bilda internationella samarbeten har gett Miia Kivipelto stor internationell uppmärksamhet, bland annat genom prestigefulla priser och utmärkelser genom åren. Den 28 november, på Forska!Sverige-dagen, tilldelas hon stiftelsens forskarutmärkelse för sitt arbete.

– Jag är mycket glad för utmärkelsen från Forska!Sverige. Det är en stor ära och kommer att uppmuntra oss att fortsätta vårt arbete både lokalt och globalt. Inom World-Wide FINGERS närverket har vi för närvarande över 45 länder som testar, optimerar och anpassar FINGER-modellen till olika kulturer och lokala förhållanden. Detta breda internationella samarbete kommer att kunna ge nya innovativa lösningar och stöd för implementering av nya metoder för förebyggandet av olika former av kognitiv svikt, säger Miia Kivipelto.