Neurodegenerativa sjukdomar som Alzheimers, Parkinsons sjukdom, ALS och Huntingtons sjukdom kännetecknas av att det bildas klumpar av felveckade proteiner i hjärnan. Klumparna fastnar kring eller inuti nervcellerna som får allt svårare att kommunicera med varandra.

I dag har mycket av forskningen kring Alzheimers och Parkinsons sjukdom målet att hitta metoder för att städa undan placken eller hindra dem från att bildas.

– Det är troligen en bra strategi men ännu finns ingen metod som fungerar och därför behöver vi utforska fler spår. Min förhoppning är att jag kan bidra till pusslet som behöver läggas för att nå fram, säger Elin Esbjörner.

Liknar cellen vid en stad

Hon liknar cellens transportsystem vid trafiksystemen i en stad. Det krävs flera system för att staden ska fungera: allt från budbilar och bussar till sopbilar. Våra celler har motsvarande trafiksystem för att ta emot olika ämnen som ska in i cellen, och för att transportera bort avfall, bland annat i form av proteiner.

Men varför misslyckas cellerna med att avlägsna proteinklumpar vid en neurodegenerativ sjukdom? Elin Esbjörner vill veta vilken länk i kedjan som brister först.

– Vi vill förstå hur det går till – är det en skada på transportsystemet som gör att aggregaten fastnar, eller är det ansamlingen av proteinaggregat som stoppar upp systemet? säger hon.

För att lyckas ska hon och hennes forskargrupp utveckla verktyg för att följa de ”fordon” som sköter själva transporten: endosomerna.

– Endosomer har olika identitet och är på väg till olika ställen i cellerna, de går att likna vid olika busslinjer i staden. Vi utvecklar metoder för att märka dem så att vi kan följa vilken väg de tar inuti cellen och mäta vad de innehåller, säger hon.

Skräddarsyr proteinerna

Först skräddarsyr de själva proteinaggregaten i provrör i labbet. Allt för att kunna se om olika egenskaper hos proteinerna påverkar hur de agerar inuti cellerna. Dessutom kan de då undersöka hur biologiska och farmakologiska ämnen påverkar proteinerna. Därefter förs aggregaten in i cellerna där de ska fångas upp av de uppmärkta endosomerna. 

– Då kan vi följa vilken påverkan olika proteinaggregat har på de olika transportsystemen. Men det är utmanande att göra detta i levande celler. Inte minst då endosomerna är så små och många, och dessutom rör sig ganska snabbt, säger hon.

Därför ska gruppen även utveckla metoder för att plocka ut endosomerna ur cellerna för att kunna analysera dem en och en.

Bland de tekniker som forskarna använder finns fluorescens. De har bland annat identifierat fluorescerande molekyler som lyser i olika färger om det bildas proteinaggregat eller inte. De lysande molekylerna studeras med hjälp av avancerade mikroskopimetoder.

Fascinerades av strukturerna

Hennes intresse för de aggregerade proteinerna väcktes när hon såg mikroskopbilder av de felveckade proteinerna.

– Proteinaggregaten är långa trådar som är vridna som spiraler – väldigt snygga strukturer. De ligger i trassliga små nätverk och jag blev helt enkelt fascinerad av strukturerna och ville förstå dem närmare, säger Elin Esbjörner.

Hon berättar även om en mer personlig drivkraft till att bättre förstå de neurodegenerativa sjukdomarna.

–  En av mina fastrar levde länge med Parkinsons sjukdom så för mig känns det som ett väldigt viktigt område att ge mitt bidrag till.

Efter tre år som postdoktor i Cambridge, England, återvände hon till Chalmers i Göteborg för att bygga upp sin egen forskningsgrupp.

– Efter tiden i Cambridge visste jag att jag ville utforska kommunikationen mellan de giftiga aggregaten och transportsystemen, eftersom de är en så central del av nervcellernas funktion. Kan vi hitta sätt att förhindra att aggregaten fastnar, eller korrigera transportsystem som inte fungerar, så kan det bli en alternativ strategi för att bota neurodegenerativa sjukdomar, säger hon.

”Wallenberg Academy Fellow ger en finansiell trygghet som gör det enklare att arbeta mer långsiktigt. ”

Visar vägen för genetiska läkemedel

Grundkunskaperna forskargruppen bygger upp kan även få en bredare tillämpning, inte minst förståelsen för hur cellerna tar upp de skräddarsydda aggregaten. Cellupptaget är ett område som Elin Esbjörner fördjupat sig i sedan hon disputerade.

Hon bidrar med sin kunskap till forskningscentrumet FoRmulaEx där det utvecklas bättre metoder för att leverera genetiska läkemedel till kroppens celler. Bland exemplen på sådana läkemedel finns de första vaccinen mot Covid-19.

– Där finns ett stort behov av att lösa själva transporten in i cellerna. Det krävs en särskild förpackning för att den stora mRNA-molekylen ska tas upp av cellen. Och kan vi bidra med mer grundkunskap så kan vi höja hastigheten i utvecklingen av nya vacciner, säger hon.

Chalmers framsteg inom metodutveckling är en av anledningarna till att hon blivit sitt Alma Mater troget.

– Min drivkraft är att lösa ett biomedicinskt problem, men här finns gott om andra forskare som drivs av själva metodutvecklingen. Detta skapar en fruktsam synergi där vi når längre tillsammans.

Text Magnus Trogen Pahlén
Bild Daniel van Leeuwen, Mikael Winters, Marcus Marcetic