The systematic identification of parasite gene function
Huvudsökande:
Professor Oliver Billker
Lärosäte:
Umeå universitet
Beviljat anslag:
30 miljoner kronor under fem år
Malaria dödar varje år mer än 400 000 människor, de flesta av dem barn. Sjukdomen sprids av myggor, som bär på den encelliga parasiten Plasmodium.
– Parasiten behöver både en värdorganism och en mygga för att överleva. Den kan inte klara sig utanför, förklarar forskaren Oliver Billker.
Plasmodium-parasiten rör sig mellan olika individer i en utstuderad cirkelrörelse. När en tidigare osmittad mygga suger blod av en person som har malaria tar den upp specialiserade manliga och kvinnliga parasiter, vars enda uppgift är att infektera myggor. Parasiterna förenas och skapar en rörlig cell som kan tränga igenom myggans inälvor. Den växer och frisätter tusentals små parasiter, så kallade sporozoiter, som sprids till myggans salivkörtlar. Nästa gång myggan biter någon kommer sporozoiterna att föras över till den nya individen, där den först etablerar sig i levern innan de röda blodcellerna blir infekterade.
Parasiten för alltså smittan mellan myggor och människor samtidigt som den förökar sig.
Men bara ett fåtal parasiter lyckas röra sig mellan värddjuren, vilket gör dem mottagliga för åtgärder som går ut på att blockera överföringen.
– Vi är intresserade av att förstå parasitens beteende. Om vi kan ta reda på hur den förflyttar sig mellan myggor och människor kan vi försöka hitta metoder för att hindra överföringen.
Genom att studera malaria i möss kan Billkers forskargrupp undersöka både parasitens gener och deras livscykel. Projektet går ut på att i tur och ordning slå av varenda en av parasitens åtskilliga tusentals gener för att förstå vilken uppgift de har var och en.
– Malariaparasiternas förmåga att flytta mellan olika typer av organismer och samtidigt föröka sig snabbt har alltid fascinerat mig, säger Oliver Billker.
Han har tidigare i samarbete med sina kolleger utvecklat nya metoder för att i ett enda experiment bestämma hur tusentals parasitgener fungerar i enskilda celler. Nu använder de samma tekniker för att kartlägga de gener som reglerar malariaparasitens komplexa livscykel.
– Vi vet att parasiten har gener, som är högspecialiserade för sin uppgift. Men vi studerar dem inte en och en utan alla samtidigt.
Oliver Billker läste biologi i Berlin och doktorerade vid University of London. Efter ett par år vid Max Planck Institute for Infection Biology i Berlin återvände han till London för att bygga upp en egen forskargrupp vid Imperial College. År 2007 flyttade han till Wellcome Trust Sanger Institute i Cambridge, som är en av världens mest framstående institutioner för genomforskning.
– Jag hade ett fantastiskt team där. De nya genetiska verktyg vi lyckades utveckla har på ett storartat sätt förbättrat vår förmåga att förstå hur malariaparasiter fungerar, berättar han.
Ett par av medarbetarna i Cambridge följde med när Oliver Billker 2018 blev föreståndare vid laboratoriet för molekylär infektionsmedicin, MIMS, vid Umeå universitet. Han tog också med sig ägg från en malariamygga som ursprungligen kommer från Indien. MIMS har sedan dess även importerat afrikanska myggor.
– Risken finns förstås att en del av våra observationer i labbet inte kan överföras på människor som blivit smittade med malaria. Vi samarbetar därför med kolleger i tropiska länder, som kan jämföra våra fynd med sina egna fältstudier. De hjälper oss att säkerställa att våra idéer om överföringen mellan mygg och människor verkligen stämmer.
Hösten 2019 kunde Oliver Billker och ett 20-tal forskarkollegor i fyra länder redovisa resultatet av en systematisk analys av arvsmassan hos malariaparasiten under hela dess livscykel. I ett storskaligt experiment hade de slagit ut 1300 individuella gener och upptäckt att 461 av dem är nödvändiga för att parasiten ska kunna överföras till myggorna och tillbaka till försöksdjurens lever och blodomlopp. I nästa steg skapade de en modell av parasitens ämnesomsättning.
– Vi kunde visa hur parasitens ämnesomsättning förändras för att snabbt föröka sig i värddjurets lever.
Forskarna samarbetar med ett läkemedelsföretag, som försöker hitta nya preparat som kan slå till i rätt fas av parasitens livscykel.
Oliver Billker anser att Umeå erbjuder en enastående forskningsmiljö eftersom det finns en kombination av en infrastruktur av senaste snitt, en fantastisk samarbetsvilja och en gedigen kunskap om genetiska verktyg.
Ett sexårigt forskningsanslag från Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse ger hela gruppen den trygghet som behövs för att kunna tackla stora vetenskapliga frågor.
– När jag erbjöds tjänsten som föreståndare på MIMS behövde jag inte tänka två gånger eftersom jag visste att vår forskning skulle kunna fortsätta med oförminskad styrka tack vare den långsiktiga finansieringen. Stiftelsen sticker ut bland svenska forskningsfinansiärer när det gäller att erbjuda stöd i en omfattning som stimulerar nya idéer.
Text Carin Mannberg-Zackari
Bild Magnus Bergström
Malariamyggor är ett släkte med omkring 400 arter. Ett 40-tal av dem sprider Plasmodium-parasiter, som orsakar infektionssjukdomen malaria.
Malariamyggor förekommer på alla kontinenter utom Antarktis men är mest vanliga i tropiska områden.
Nästan hälften av jordens befolkning löper risk att smittas av malaria. De flesta saknar tillgång till skydd och behandling.
Än finns inget effektivt vaccin.
Även i Sverige finns flera arter av malariamyggor. De är dock inte infekterade med malariaparasiten.
MIMS-laboratoriet och ett nätverk av andra nordiska forskningsinstitutioner ingår i European Molecular Biology Laboratory, EMBL, i Heidelberg.
Nätverket erbjuder en vetenskaplig infrastruktur och forskningsexpertis inom molekylärmedicin med målsättningen att förstå sjukdomar och hitta nya behandlingsmetoder.
