Kroppens immunsystem inspirerar till bättre vacciner och cancerbehandlingar

Människokroppens biologi har alltid fascinerat Carmen Gerlach. Som Wallenberg Academy Fellow utforskar hon hur vårt immunförsvar fungerar. Genom att lära av naturens egna mekanismer kan det i framtiden bli möjligt att ta fram bättre vacciner och effektivare immunterapier mot cancer och olika autoimmuna sjukdomar.

 Carmen Gerlach

Dr i immunologi

Wallenberg Academy Fellow 2017

Lärosäte:
Karolinska Institutet

Forskningsområde:
Grundläggande principer och mekanismer inom T-cellens immunreaktion, med särskild inriktning på CD8-T-celler.

En bubblande nyfikenhet driver Carmen Gerlach att ägna sig åt grundforskning inom biomedicin. Hon inspireras av vad naturen själv har skapat genom evolutionen.

– Vår kropp är en otrolig konstruktion som naturen har utvecklat och förfinat under årtusenden. Och vi kan lära oss mycket genom att använda evolutionen som en hjälpande hand.

Redan som student hemma i nederländska Leiden ville hon förstå mer om hur människokroppen fungerar. Länge lockades hon av neurovetenskap, men det var immunologin som drog det längsta strået.

– Till slut måste man välja en specialisering om man ska bli tillräckligt bra. Forskningen är min passion och en del av min identitet, precis på samma sätt som idrotten kan vara för andra.

Flytt till Sverige

Nu har Carmen Gerlach flyttat sin forskning från Harvard Medical School till Karolinska Institutet, en miljö hon lärde känna redan som ung utbytesstudent. Här fortsätter hon sin strävan att förstå kroppens immunförsvar. Det är ett sinnrikt system som innehåller en medfödd del och en adaptiv del, som kan stärkas och tränas upp. Den medfödda delen är en första försvarslinje som kan reagera snabbt på en infektion, medan det adaptiva immunförsvaret ofta reagerar långsammare, men det kan istället bidra till ett livslångt skydd.

Det adaptiva och upptränade immunförsvaret sköts av lymfocyter, vita blodkroppar som är specialiserade på att motverka virus och bakterier. Lymfocyterna aktiveras när det kommer in främmande antigener i kroppen och hjälper till att slå ut infektionen, till exempel genom att producera antikroppar eller genom att döda de infekterade cellerna i kroppen.

– Det jag frågar mig är hur detta system kan ge en så effektiv respons till så många olika typer av angrepp, allt från virusinfektioner till en tumör, en parasit eller en bakterie.

”Det är viktigt med den här typen av långsiktig finansiering för forskningsklimatet i ett land. Jag motiveras av att bedriva forskning som verkligen tar riktiga språng framåt, men vetenskapliga genombrott tar tid. Det är fantastiskt att Stiftelsen vill investera i forskning som medför en hög risk, men som också kan ge en hög avkastning i framtiden.”

Genombrott gav Nobelpris

Forskning om immunsystemet har lett fram till utvecklingen av dagens vacciner som verkar genom att aktivera celler som producerar antikroppar. Ett annat område handlar om immunterapi vid cancer. Nobelpriset i medicin år 2018 gick till upptäckter som etablerat en ny princip för cancerbehandling genom att lyckas hämma immunförsvarets bromsmekanismer.

– Tyvärr finns det fortfarande sjukdomar som saknar bra vacciner. Dessutom vet vi att när det gäller cancertumörer fungerar inte kroppens immunförsvar optimalt. Lyckas vi lära oss mer om varför immunförsvaret är effektivt i det ena sammanhanget så kan vi förhoppningsvis överföra den kunskapen även till andra sammanhang.

Det krävs detaljstudier av immunförsvarets olika komponenter, till exempel T-lymfocyterna. Gerlach fokuserar på en central grupp som kallas CD8-T-celler. Vissa fungerar som ett slags arméer som utplånar infekterade celler i kroppen så att infektionen inte sprider sig. Andra bildar långlivade minnesceller med förmågan att komma ihåg mikrober som har invaderat kroppen. Om ett virus eller en bakterie gör nya försök att ta sig in i kroppen känner minnescellerna igen infektionen och står redo att bekämpa den. Samtidigt producerar minnescellerna fler minnesceller som skydd för framtida infektioner.

– Det finns många olika sorters CD8-T-celler. Egentligen är alla individer, precis som vi människor, men det går att urskilja olika egenskaper och gruppera dem efter kvaliteter. Man kan jämföra med olika yrken, som bagare eller rörmokare.

Delar av forskningen går nu ut på att identifiera och analysera de olika cellernas beteende. Bland annat vill Gerlach förstå vilken betydelse frånvaron eller närvaron av vissa cellgrupperingar får på immunsvaret.

– För att fortsätta liknelsen med yrken: om det finns för få rörmokare för alla jobb som måste utföras, då måste samhället göra något för att attrahera fler att utbilda sig. Det behövs en balans och på samma sätt är det i ett immunförsvar. Vill vi ta fram ett bättre vaccin så innebär det kanske att vi måste stimulera den unga generationen, alltså en viss sorts celler, till att utbildas till rätt sorts yrke.

Men problemet kan också vara ett annat. En rörmokare är beroende av sina händer, men en cancertumör kan ha bakbundit händerna så att jobbet inte kan utföras.

– Nobelpriset handlade om att lätta på repen runt händerna så att rörmokaren kan börja jobba igen. Vi måste alltså inse att det pågår en mängd processer på olika nivåer.

Kartlägger immuncellerna

Carmen Gerlach använder olika tekniker för att kartlägga cellernas ursprung och identitet, bland annat flödescytometri och enkelcells-RNA-sekvensering. Nya rön om hur cellerna förvärvar sina olika egenskaper kan göra det möjligt att till och med utveckla specifika celler.

–Det kan leda fram till bättre vacciner eller behandlingar mot autoimmuna sjukdomar och även effektivare cancerterapier. Men det som driver mig är inte att bota en viss sjukdom, utan att göra så mycket som möjligt för att förstå biologin bakom och det kan resultera i medicinska genombrott i framtiden.

Text Nils Johan Tjärnlund
Bild Magnus Bergström