Med många års forskningserfarenhet och ett omsorgsfullt valt samarbete ska Maria Falkenberg och hennes kollegor ta sig an nästa stora utmaning: att kartlägga vad som händer i cellernas kraftverk – mitokondrierna – i övergången när cellerna slutar dela sig. Projektet har redan lett till ett genombrott, som ger nytt hopp för patienter med svåra, hittills obotliga, sjukdomar.
Projektanslag 2024
Dynamic Regulation of the Mitochondrial Gene Expression Network (MiGeNet)
Huvudsökande:
Professor Maria Falkenberg
Medsökande:
Göteborgs universitet
Claes Gustafsson
Erik Larsson Lekholm
Martin Ott
Lärosäte:
Göteborgs universitet
Beviljat anslag:
32 miljoner kronor under fem år
Maria Falkenbergs fascination för kroppens mitokondrier startade för snart 30 år sedan. I sitt arbete bär hon med sig kunskap och viktiga insikter från sin långa forskargärning kopplad till dessa små, men oerhört betydelsefulla, enheter i våra celler.
Mitokondrierna fungerar som cellernas kraftverk, och omvandlar det vi äter till den energi som kroppen behöver. Det unika med mitokondrierna är att de har sin egen arvsmassa, mtDNA, som är helt separat från den arvsmassa som finns i cellkärnan. Men förnyelsen av denna arvsmassa kan ibland leda till sjukdomar, om kopieringen av mtDNA inte fungerar som den ska.
Mitokondriella sjukdomar är ovanliga men mycket svåra. Maria Falkenbergs forskning är inriktad på att fullt ut förstå de mitokondriella processerna och vad som kan gå fel, för att därmed kunna hitta effektiva vägar för att stoppa eller bromsa sjukdomarna.
– Idag finns ingen behandling som kan påverka sjukdomsförloppet, och det är väldigt tragiskt. Samtidigt finns oerhört mycket mer kunskap nu än för 30 år sedan. Nu ser vi att det vi har jobbat med i alla dessa år verkligen kan få betydelse, och det är tydligt att vi har kommit långt i forskningen, säger Maria Falkenberg.
Nya angreppssätt
Hon leder nu ett projekt, finansierat av Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse, som tar ett nytt och relativt outforskat grepp om processerna bakom de mitokondriella sjukdomarna. Forskningen riktar in sig på det faktum att sjukdomarna nästan enbart uppstår i organ och vävnader där inga nya celler bildas, så som hjärtat, hjärnan, nervsystemet och muskler. System där cellerna fortsätter att nybildas hela livet, som exempelvis immun- och blodsystemet, drabbas däremot betydligt mer sällan, och forskarna vill förstå varför. För det är först då, när cellen har slutat dela sig samtidigt som förnyelsen av mtDNA fortsätter som vanligt, som de mitokondriella sjukdomarna kan dyka upp.
– Vi vill granska vad som händer i den här övergången, det skifte som sker när cellerna i organ och vävnader som är färdigutvecklade slutar att dela sig. Om vi förstår den processen, då kan vi också förstå mer om varför de mitokondriella sjukdomarna uppstår. Tidigare forskning har främst granskat mekanismer i celler som fortfarande delar sig, och inte vad som händer i den nya situation som uppstår precis när delningen slutar. Därför är detta projekt så spännande, säger Claes Gustafsson, som leder en av forskningsgrupperna i projektet.
Protein kan vara en nyckel
Forskargruppen har redan gjort upptäckter som de beskriver som ett genombrott. Det handlar om en sorts byggstenar som krävs för att bygga mtDNA, som det finns mängder av i cellen så länge den fortfarande delar sig. Men när delningen slutar sjunker antalet byggstenar kraftigt, samtidigt som mitokondrierna ska fortsätta förnyandet av mtDNA.
– I normala fall klarar mitokondrierna detta. Men i vissa fall, när det finns särskilda mutationer, då kan sjukdomar utvecklas, säger Claes Gustafsson.
En viktig orsak till den minskade mängden byggstenar är att ett särskilt protein, SAMHD1, som har till uppgift att hålla nere antalet byggstenar, slås på i övergången när cellerna slutar delas. Forskarna har därför riktat in sig på just detta protein – med goda resultat.
– Om vi lyckas trycka tillbaka proteinet kommer fler byggstenar finnas kvar, vilket gör att mtDNA:t och energiomsättningen i mitokondrierna kan fungera betydligt bättre. Vi har redan sett goda effekter i experiment med celler från patienter och i djurmodeller, så vi tror verkligen att det här projektet blir lyckosamt, säger Maria Falkenberg.
Betydelse för många sjukdomar
Målet är att bana väg för läkemedel som har effekt på de mitokondriella sjukdomarna, men också vissa åldersrelaterade sjukdomar – som Parkinsons och Alzheimer – som har kopplingar till mitokondriell dysfunktion.
– Den här forskningsupptäckten bygger på 25 års enträget arbete, som till slut har tagit oss hit. Det är ofta så forskning fungerar: vi ser mer och mer, upptäcker nya frågor och kunskapsluckor som leder till nya insikter, säger Claes Gustafsson.
– Ja, vi är de första som har kommit så här långt på detta område, och det kommer sig av att vi har arbetat med det i så många år. Om vi lyckas reglera det här proteinet ser vi en möjlighet att kunna hjälpa de här patienterna, och det känns fantastiskt, säger Maria Falkenberg.
De betonar betydelsen av det nära samarbetet i projektet. Sammanlagt är drygt 30 personer involverade, och deltagarnas olika expertis täcker in alla viktiga delar av forskningen.
Om fem år, när projektet avslutas, tror de att forskargruppen har kommit långt i förståelsen av de mitokondriella sjukdomarna – och en bra bit på vägen mot nya läkemedel.
– Vi hoppas vara med i utvecklingen av de första experimentella terapierna under perioden. Det skulle kännas väldigt bra att komma så långt även i den praktiska tillämpningen av forskningen, säger Maria Falkenberg.
Text Ulrika Ernström
Bild Johan Wingborg
