Kartlägger cellens delning

Om vi förstår proteinernas funktion i våra celler bättre blir det lättare att förstå vad som går snett när vi drabbas av sjukdomar som cancer. Emma Lundberg vill öka kunskapen om vad som sker när celler delas, och hon tar gärna hjälp av dataspelsvärlden för att tolka mikroskopbilderna.

Emma Lundberg

Docent i cellbiologi och proteomik

Wallenberg Academy Fellow 2016

Lärosäte:
KTH

Forskningsområde:
Kartläggning av cellcykelberoende proteiner

– Hur våra celler, kroppens byggstenar, fungerar är fortfarande ett stort svart hål inom biologin, konstaterar Emma Lundberg.

Det görs en rad satsningar runt om i världen för att kartlägga cellen och dess funktioner. En av dem är den cellatlas som med Emma Lundberg vid rodret byggts upp på SciLifeLab i Solna de senaste 10 åren.

Hon växte upp i Skellefteå och flyttade till Stockholm för att läsa kemiteknik på KTH. Men de biologiska tillämpningarna kändes mer spännande så hon bytte till bioteknik. Ett år innan hon doktorerade fick hon frågan om att leda cellatlas-projektet.

– Jag hade hållit på en hel del med mikroskopi och det var en chans jag inte kunde säga nej till. Allt vi gör här syftar till att förstå hur människans cell fungerar som biologiskt system. Det är också kul att bygga något som andra använder, som inte bara är för min egen forskning. Jag tror starkt på open science, att publicera forskningsdata öppet och tillgängligt.

Proteinernas funktion

Cellatlasen är en del av Human Protein Atlas, HPA, som finansieras av Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse. HPA har som mål att kartlägga människans alla proteiner.

– Vi vet numera att vi har ungefär 20 000 gener, och de kodar för olika proteiner som deltar i cellens processer.

Med hjälp av de 40 000 antikroppar som tagits fram inom HPA och celler som färgas för att kunna avge fluorescerande signaler, kan Emma Lundberg och hennes kollegor visualisera specifika proteiner i cellen. Mikroskopbilderna publiceras i en webbaserad databas som har omkring 200 000 besök i månaden.

– I cellatlasen kartlägger vi var i cellernas organ, organeller, som proteinerna finns. Det ger oss en ledtråd om deras funktion och sammanhang. Om vi exempelvis vet att ett protein finns i mitokondrierna så kan man ana att det har med ämnesomsättningen att göra.

Cellcykeln i fokus

Som Wallenberg Academy Fellow bedriver Emma Lundberg forskning om hur människans proteiner förändras i takt med att cellerna delas. Celldelningscykeln är grunden till livet. Kort efter befruktningen börjar den första cellen delas, det är en noggrant reglerad process som pågår livet ut.

”Anslaget betyder mycket. Det ger mig chansen att inom ett specifikt och väldigt spännande område använda vår cellatlas och kartlägga proteiner som varierar med cellcykeln. Förhoppningsvis kan arbetet komma till nytta i form av ökad kunskap om celltillväxt och behandling av cancer i framtiden.”

– Om celldelningscykeln är dåligt reglerad kan det orsaka ohämmad tillväxt och cancer. Det finns även andra sjukdomar, exempelvis psoriasis, som också har tillväxtproblematik. Vi vill förstå vad som händer på molekylär nivå och hitta nya sätt att stoppa eller sakta ned delningsprocessen.

Projektet tar avstamp i atlasens stora bildkatalog och i teknik som möjliggör detaljstudier av enstaka celler.

– Det är jätteroligt att få omvandla data ur vår cellatlas till faktisk kunskap, något som i framtiden kanske kan komma till nytta i nya läkemedel.

Avatar i dataspel

Mikroskopbilderna är grunden i allt arbete som görs med cellatlasen. Det produceras oerhört mycket data som ska tolkas och analyseras, förklarar Emma Lundberg.

– I mitt projekt görs avancerad bildanalys för att skapa en tidslinje av hur proteinerna varierar med cellcykeln. Vi använder oss även av maskininlärning, datorprogram som lärt sig känna igen olika faser i celldelningen.

De har också fått hjälp från spelvärlden. I ett samarbete med en ung IT-entreprenör från Schweiz och ett isländskt dataspelsföretag utvecklades ett minispel kallat Project Discovery som integrerades i sci-fi-spelet Eve Online. Spelarna har hjälpt till att klassificera mönster i bilderna.

– Redan på ett par veckor kunde vi se att det här är ett fantastiskt sätt att komma åt människors hjärnor. Vi har under ett år haft 250 000 människor som har hjälpt oss att analysera våra mikroskopbilder och fått 18 miljoner bildklassificeringar. De har bidragit både till att hitta variationer i enstaka celler och till fellowsprojektet med att hitta nya ”rods and rings”, en proteinstruktur som är väldigt okänd.

Project Discovery har fått mycket positiv feed back från spelarna, som uppskattade att få lära sig mer om vetenskap och bidra till något som ger nytta. För Emma Lundberg, som också lånade ut sin identitet till en avatar, rollfigur i spelet, gav samarbetet mersmak.

­– Ja, jag tror på medborgarforskning och är övertygad om att integration av datorspel, artificiell intelligens och öppen forskning är framtiden inom medicin och hälsa.

Cellatlas i USA

Nu väntar nya spännande utmaningar. Emma Lundberg flyttar med familjen till USA för att arbeta ett år som gästprofessor vid Stanford University samt vid Chan Zuckerberg Biohub i San Francisco.

– De tar fram en cellatlas med lite annan inriktning. Jag kommer arbeta vidare med projektet om celldelningscykeln, lära mig mer om enkelcellsanalys och hitta områden där vi kan samverka för att förstå hur cellen fungerar. Det är viktigt att vi har koll på vad som sker i omvärlden, så att det vi gör pluggar in bra i det andra gör.

Text Susanne Rosén
Bild Magnus Bergström

 

Läs mer om Human Protein Atlas, HPA