I våra celler finns små organeller, mitokondrier, vars huvudsakliga roll är att producera energi. Fungerar inte mitokondrierna på rätt sätt kan det uppstå sjukdomar. Ett av 5000 barn i världen föds med mitokondriella sjukdomar, som det idag inte finns bot för. Det berättar Paulina Wanrooij, som forskar om mitokondriernas arvsmassa på Umeå universitet.
Den största delen av vår arvsmassa finns i cellernas kärna, berättar hon. Runt om i cellen finns också mitokondrierna som bär på ett eget mindre DNA (se faktaruta), som ärvs från modern.

 – Mitokondrie-DNA är lite av en ”underdog” i forskningen, en del av arvsmassan som ibland glöms bort. Fokus ligger oftast på den större arvsmassan i cellkärnan. Men den mitokondriella arvsmassan är inblandad i många viktiga processer i cellen utöver energiproduktion, bland annat inflammation. De är mer centrala än vi tidigare trott och det här börjar vi nu förstå mycket bättre. 

En stor del av de mitokondriella sjukdomarna beror på mutationer. Antingen i mitokondrie-DNA eller i gener i cellkärnan som kodar för proteiner som behövs för att kopiera eller reparera mitokondrie-DNA, förklarar Paulina Wanrooij. 

– I dessa fall, när det är något problem i mitokondriernas DNA, så tillverkar inte cellen tillräckligt med energi. Då skapas en energibrist. Det kan i sin tur ge en mängd olika symtom i alla organ, som muskelsvaghet och hjärnskador, vilket också gör det svårt att diagnosticera dessa sjukdomar. Jag hoppas att min forskning kan leda till att vi kan utveckla bättre diagnosmetoder och behandlingar för de mitokondriella sjukdomarna.

Mitokondrierna signalerar

Vissa av de mitokondriella sjukdomarna är inte orsakade av energibrist utan av stressignaler från mitokondrierna. Paulina Wanrooij vill som Wallenberg Academy Fellow studera de meddelanden som sänds ut från mitokondrierna i cellen. 

– Vi tror att om vi kan stänga av vissa signaler kan det gå att få fram behandlingar som kan komma patienter till nytta. För i vissa fall kan signalerna vara en slags överreaktion i kroppen. Men det är ett ganska nytt forskningsfält och signaleringen är komplex, det saknas mycket kunskap idag. 

Forskningen är experimentell. Många av delarna i projektet handlar om att studera människoceller som odlats på ett speciellt sätt i labbet. I dessa celler kan forskarna framkalla skador i mitokondrie-DNA:t och sedan studera signalerna som mitokondrierna sänder ut. 

– Det har tagit tid att få allt att fungera rätt eftersom vi vill skapa skador i mitokondrie-DNA och inte i cellkärnans DNA, och endast studera signalerna från mitokondrierna. Men nu har vi verktygen på plats. När det gäller skador på mitokondrie-DNA ligger forskningsfältet efter med den molekylära förståelsen. Så den kunskapen vill vi bidra med.

De arbetar också med jästceller, vars arvsmassa är enklare att manipulera. 

– När vi hittar någon intressant signaleringsprocess i jästen tittar vi om samma process är påslagen vid skador i mitokondrie-DNA i mänskliga celler. Vi studerar också renade proteiner i en kontrollerad miljö, för att förstå hur de olika molekylära faktorerna bidrar till skadorna. 

Dysfunktion i mitokondrierna och instabilitet i mitokondrie-DNA kan också associeras till olika former av cancer. Även detta kommer Paulina Wanrooij att studera inom ramen för fellowanslaget.

Som ett maratonlopp

Paulina Wanrooij kommer från Finland, där hon studerade bioteknologi vid Tammerfors universitet. 

– Jag var intresserad av både medicinska och tekniska ämnen så programmet i bioteknologi var perfekt för mig. Intresset för mitokondrie-DNA startade tidigt då jag redan första året fick möjlighet att arbeta deltid i en forskargrupp som studerade mitokondrier. Jag fortsatte med det under hela studietiden och gjorde mitt examensarbete där. Så jag har varit helt såld på mitokondrier redan från början.

”Mitokondrie-DNA är lite av en ”underdog” i forskningen, en del av arvsmassan som ibland glöms bort. Men det är mer centralt än vi tidigare trott och det gör det väldigt intressant att studera.”

Hon flyttade till Sverige första gången 2006 för att doktorera, tiden delades mellan Karolinska Institutet och Göteborgs universitet. Efter det arbetade hon ett par år som postdoktor i USA vid Washington University i St. Louis. Därefter gick flyttlasset tillbaka till Sverige men denna gång till Umeå, där hon har byggt upp sin egen forskargrupp.

– Vi har hittills arbetat med att förstå hur mitokondriernas signalering påverkar celltillväxt. Och nu tror vi att vi hittat spåren av vilken sorts signalering som stoppar eller saktar ner celltillväxt när mitokondrierna inte fungerar rätt. 

Det tar tid att bygga upp en forskningsmiljö och få resultat som kan publiceras. Paulina Wanrooij skrattar när hon får frågan om hon har gott tålamod.

– Nej egentligen inte, men jag är löpare och ser forskningen lite som ett maratonlopp. Man måste springa på i stadig takt och samtidigt hålla sig lugn för att orka fortsätta under en längre tid. Och det är när jag springer som jag ofta får klarhet i olika problem och kan se den större bilden. 

Text Susanne Rosén
Bild Johan Gunséus