Nya rön om Alzheimers tack vare skånskt synkrotronljus

När Oxana Klementieva kom till Lund introducerade hon ett för forskargruppen nytt sätt att studera Alzheimers sjukdom. Med hjälp av synkrotronljus fann hon en okänd fas i sjukdomen – innan proteinet beta-amyloid klumpar ihop sig och bildar plack. Förändringar som kan uppkomma decennier innan sjukdomssymptom börjar märkas.

Vi möts på Max IV, världens mest ljusstarka synkrotronanläggning. Elektronacceleratorn ringlar sig som en ofantlig silverblank orm i det skånska jordbrukslandskapet. Utanför fönstret hoppar en hare. Ändå är vi bara några busshållplatser från Lunds universitetsområde.

En bit bort skymtar bygget av European Spallation Source, ESS, den andra stora forskningsfaciliteten, som ska vara klar 2023. På åkrarna här emellan kommer en helt ny stadsdel att växa upp med restauranger, hotell och småföretag.

Specialiserat sig på proteiner

Oxana Klementieva har själv inte forskat på Max IV, utan på den gamla anläggningen Max-lab. Hon har specialiserat sig på proteiner, disputerade i Barcelona och har gjort experiment vid bland annat synkrotronljusanläggningen ESFR i Grenoble.

Hon växte upp i forna Sovjetunionen, i Novosibirsk i Sibirien, och kom som barn med i ett program för unga begåvningar, vilket ledde vidare in i forskningen.

När hennes man fick en forskartjänst i Lund 2013 och Oxana ville söka sig en egen position vid universitetet, bokade hon en träff med Gunnar Gouras som är professor i experimentell demensforskning.

– Jag frågade varför de inte använde en så fin resurs som Max-lab. Det fanns en massa utrustning men de använde inte synkrotronen. Jag fick idén att vi skulle kunna studera proteiner i hjärnvävnad från möss med hjälp av infrarött ljus, och han blev intresserad.

Nya bilder av sjukdomens förlopp

Tack vare synkrotronljus kunde forskargruppen få fram helt nya bilder av sjukdomens tidiga förlopp. Studien publicerades i Nature Communications i mars 2017. Den visade också att proteinet beta-amyloid är uppbyggt av fyra peptider, en så kallad tetramer, något som inte var känt tidigare.

Den dominerande hypotesen är att Alzheimers beror på att beta-amyloid bildar plack, och mycket av forskningen har riktats mot att förhindra ihopklumpningen. Men Oxana Klementieva tror att beta-amyloid också kan ha en fysiologisk funktion – innan den bildar plack.

– Om vi istället kunde hitta ett sätt att stabilisera proteinet skulle det kunna förebygga ihopklumpningen. Men det är lång väg dit.

Hon inspireras av lyckad forskning kring en annan sjukdom, transthyretin-amyloidos. även kallad Skellefteåsjukan. Även där klumpas peptider ihop till fibriller, som ackumuleras i olika organ. Nu har ett läkemedel tagits fram som stabiliserar proteinet och verkar stoppa upp sjukdomsförloppet.

Oxana Klementieva väntar nu på att infrarödmikroskopi ska installeras på Max IV. En resurs som blir mycket ljusstarkare och ger högre upplösning än den hon tidigare arbetat med. I väntan på den kommer hon att söka sig utomlands för att kunna fortsätta sin forskning om Alzheimers.

Olika typer av forskning

Anders Engdahl är vår guide på Max IV. Han var tidigare ansvarig för infrarödmikroskopi på Max-lab och arbetade där tillsammans med Oxana Klementieva. Vi vandrar inomhus längs hela ”ormen”, den enorma lagringsring där synkrotronljus skapas genom att elektroner fås att röra sig i mycket hög hastighet.

Ljuset leds sedan ut i strålrör vid olika arbetsstationer, som var och en har särskilt anpassad teknik för olika typer av forskning. Tack vare detta urstarka ljus kan de allra minsta beståndsdelarna studeras i olika sorters material och i mänsklig och biologisk vävnad.

Än så länge är bara två arbetsstationer igång, Bio Max för röntgenkristallografi och Nano Max för forskning på nanonivå. Ytterligare fem stationer kommer att tas i bruk under 2017- 2018 och därefter sju till. Önskemål finns om totalt 25-30, det handlar om finansiering.

När utrustningen trimmats in kommer forskargrupper att få ansöka två gånger per år om tid på Max IV.

– Det finns ett otroligt stort intresse just nu, vi har en besöksgrupp här nästan varje dag, berättar Anders Engdahl.

Det finns alltid personal på plats som kan hjälpa tillresta forskargrupper men tanken är att de så småningom ska bli självgående. Anders Engdahl konstaterar att forskare inom allt fler fält inser möjligheter med att använda synkrotronljus.

– När gamla Max-lab startades var det mest fysiker som forskade där men det har förändrats. Nu är det många, bland annat biologer, medicinare och kemister som har upptäckt att det finns massor av problem som de kan titta på med hjälp av synkrotronljus.

Studerar fossil från dinosaurier

Johan Lindgren är paleontolog i Lund och har också forskat på Max-lab. Han studerar fossil från dinosaurier, ett område han blev intresserad av tack vare filmen Jurassic Park.

– Då gick det inte att forska om biologiska rester i fossila ben. Men nu har tekniken kommit så långt att det är möjligt.

Han inspirerades att pröva nya metoder under sin tid som postdoktor på Berkeley.

– Här hemma var paleontologin traditionell, men där noterade jag att man kunde göra så mycket mer om man tittade utanför boxen.

Han började bland annat göra tunnsnitt på fossila ben för att beräkna hur gamla de var och hur snabbt de växt. När han kom hem fick han tips om Max-lab och började forska med synkrotronljus och infrarödmikroskopi. Den tekniken visade sig vara användbar för att analysera biologiskt material som finns bevarat inuti fossil. Det ger en fingervisning om kemin i provet.

– Fördelen är att jag får en indikation på det molekylära innehållet i ett prov, samtidigt som jag ser vilka strukturer kemin kommer ifrån. Det är ett pusslande, man letar efter något som man har olika indicier på att det faktiskt finns där.

En spännande upptäckt som han och hans kolleger gjort tack vare den här tekniken är att pigmentet eumelanin – som vi människor har i hår – också finns i ögat på en 54 miljoner år gammal fisk.

Även Johan Lindgren hoppas nu på ett stålrör för infrarödmikroskopi till Max IV. I väntan på det ska han i sommar ut i fält i Montana och leta efter fossil från Tyrannosaurus Rex. Det är inte så ofta han hinner med fältarbete numera.

– Det ska bli roligt!

Läs också i Curie: Europa blir centrum för materialforskning med ESS