Proteomik, forskning om proteiner på systemnivå, har blivit en viktig del av biomedicin. I Lund, Göteborg och Stockholm finns den nationella forskningsinfrastrukturen BioMS.

En revolution för proteinforskningen

2020-09-23

På några år har storskalig proteinanalys blivit ett nytt, viktigt fält inom biomedicin. Det är ett stort steg, jämförbart med när det blev möjligt att studera hela genomet istället för enstaka gener, menar Johan Malmström på nationella forskningsinfrastrukturen BioMS.

Johan Malmström

Proteiner är grunden för all biologisk aktivitet. Människans proteiner räknas i tiotusental, men forskare var länge hänvisade till att studera dem styckevis. Att ge sig i kast med hela systemet av proteiner – proteomet – var inte att tänka på.

Fram tills nyligen, vill säga. De senaste åren har proteomik, forskning om proteiner på systemnivå, etablerat sig som en viktig del av den moderna biomedicinen. Sveriges nationella forskningsinfrastruktur för proteomik, BioMS, startade 2016 och finns i Lund, Göteborg och Stockholm.

Proteiner driver alla processer

Johan Malmström, professor i infektionsmedicin, är föreståndare för noden vid Lunds universitet.

– Nu tar proteinforskningen det stora steg som genetiken tog för 20 år sedan, när det blev möjligt att analysera hela genomet, säger han.

Alla processer i kroppen drivs av proteiner. De förklarar både grundläggande biologiska mekanismer och vad som gått fel vid olika sjukdomar och de är mål för i stort sett alla behandlingar. Och proteiner uträttar aldrig något på egen hand, de ingår i komplex och nätverk och kedjereaktioner, berättar Johan Malmström.

Därför är det en revolution att vi nu fått möjlighet att studera den helheten.

Identifierar biomarkörer

Akronymen ”MS” i BioMS står för masspektrometri – den analysmetod som proteomik bygger på. Utöver dessa instrument, masspektrometrar, tillhandahåller BioMS också kringutrustning, beräkningsresurser och inte minst expertis.

Tekniken används både för att besvara grundläggande frågor om biologiska mekanismer och för kliniska frågeställningar, förklarar Johan Malmström.

– Den kan användas på många olika sätt. Ett viktigt område är att identifiera biomarkörer: ämnen som kan signalera att en patient exempelvis har en viss sjukdom eller kan förväntas svara bra på en behandling. Masspektrometri på patientprover är ett effektivt sätt att leta efter sådana markörer. När de är identifierade kan man sedan utveckla enklare tester för klinisk rutin.

Utför vissa uppdrag på distans

I dagsläget har omkring 25 procent av projekten på BioMS klinisk koppling medan runt 50 procent rör mer grundläggande biologi. Återstående 25 procent utgörs av annan naturvetenskap. Användarna är till övervägande del forskargrupper i Sverige, men 10 procent är verksamma i andra länder.

– Vi har både användare som kommer hit och uppdrag som vi utför på distans, där användarna skickar prover till oss, säger Johan Malmström. När det inte gick att resa i våras fick vi ta en större andel projekt på distans. Men det är ändå relativt många användare som kunnat fortsätta besöka oss eftersom vi finns i tre universitetsstäder.

Pandemin har också inneburit nya projekt.

– Liksom flera andra faciliteter har vi inrättat ett snabbspår för forskning om covid-19, och vi har haft flera spännande projekt under våren och sommaren. Det har bland annat handlat om att förstå hur olika symtom och komplikationer vid covid-19 uppstår, som slembildning i luftrör och lungor eller ökad risk för blodproppar. Och så forskning om antikroppar förstås. Även antikroppar är proteiner.

Tre noder med olika inriktning

De tre noderna har olika inriktning. Noden i Göteborg, som drivs av Chalmers och Göteborgs universitet ihop, är inriktat på att analysera modifieringar av proteiner – små men viktiga förändringar som styr molekylens aktivitet.

Stockholmsnoden på Karolinska institutet har två expertområden: dels proteomisk läkemedelsforskning, dels proteogenomics – att integrera data om genom och proteom.

Noden i Lund, som Johan Malmström leder, är inriktad på strukturbiologi – att kartlägga proteins tredimensionella struktur i detalj, för att bland annat förstå hur de binder till varandra.

– Det är ett område där vår närhet till strålkällorna Max IV och så småningom ESS ger synergier. Vi kompletterar varandra väl, säger Johan Malmström.

Efter fyra år är utrustningen omodern

Totalt arbetar idag runt 40 seniora forskare på BioMS, som har en budget på runt 40 miljoner kronor per år. Finansieringen kommer till hälften från Vetenskapsrådet, till hälften från värduniversitet och användaravgifter. Ny utrustning är en tung budgetpost eftersom utvecklingen gör att instrumenten snabbt blir föråldrade.

– Efter tre, fyra år är de omoderna, säger Johan Malmström. I vissa fall handlar det om en tiopotensförbättring på fem år.

De höga kostnaderna gör det helt nödvändigt att samla resurserna i en forskningsinfrastruktur, menar han. Men de är inte det enda skälet.

– En viktig fördel är att forskningsinfrastrukturer också blir kunskapscentrum. Hos oss finns specialister som dels ser till att BioMS fortsätter att utvecklas, dels introducerar andra forskare i tekniken. Vi hjälper användare på plats hos oss och vi håller kurser om masspektrometri runt om i landet.

Många känner inte till tekniken

Utbildningsinsatserna behövs, konstaterar han. Proteomik har vuxit fram så snabbt att många presumtiva användare inte är bekanta med tekniken.

– I grundutbildningen för tio år sedan nämndes inte proteomik. Knappast ens för fem år sedan. Inte minst läkare som ska hinna med att vara både kliniker och forskare kan nog ha svårt att hänga med i hur landskapet har förändrats.

Var står proteomiken om fem år?

– Det vi gör idag var science fiction för fem år sedan, så det är väldigt svårt att föreställa sig vart vi hunnit om ytterligare fem år, säger Johan Malmström.

Idag är forskare bra på att kartlägga proteiner, men forskarna har fortfarande väldigt vaga bilder av hur de organiserar sig i nätverk för olika funktioner, menar han.

– Där hoppas jag att vi har kommit längre om några år. Och så ser jag fram emot när det börjar dyka upp riktigt storskaliga projekt som kräver att vi samordnar stora delar av BioMS kapacitet.

5
Text: Anders Nilsson

Ta del av information om behandlingen av dina personuppgifter