– Hur det går till i detalj när virus infekterar celler är viktigt att förstå för att kunna utveckla nya vaccin och antivirala behandlingar, förklarar Peter Kasson.

Han kommer från USA och hans forskargrupp är verksam i Sverige vid Uppsala universitet och SciLifeLab i Uppsala och vid University of Virginia. Främst handlar hans forskning om influensavirus och det som sker när virus träder in i en cell, värdcellen, som sedan börjar producera och sprida fler virus. Fusionen mellan virusets lipidhölje och cellens skyddande membran är en rejäl utmaning att studera.

– Det här är händelser som går mycket snabbt. De sker under några mikrosekunder och de molekylära detaljerna i processen är extremt små.

När Peter Kasson utsågs till Wallenberg Academy Fellow 2015 var målet att undersöka om en kombination av avancerade datormodeller och mikroskopi kan ge svar på hur influensavirus infekterar celler. Han och hans forskargrupp använde sig bland annat av fluorescensmikroskopi som gör det möjligt att på nanonivå och i realtid se vad som sker med enskilda virus.

– Vi har gjort betydande framsteg i arbetet med att använda båda dessa verktyg tillsammans. Med hjälp av simuleringsmetoder och maskininlärning har vi kunnat förutspå en mekanism i de första stadierna i influensavirusets inträde i cellerna som förklarar många av våra experimentella fynd.

Gruppen har också använt nanoteknologi för att skapa en sorts artificiell imitation av cellmembranet som de kan kontrollera och studera på olika sätt.

– Genom att sätta ihop våra metoder har vi nu en mycket bättre modell för hur influensavirus tar sig in i celler och hur virus interagerar med cellers membran.

Vaccinforskning under pandemin

Under coronapandemin fick Peter Kassons arbete ytterligare ett spår när forskargruppen involverade sig i olika samarbeten, inriktade på boven i dramat, viruset SARS-CoV-2.

– I slutet av januari 2020 förstod jag att det fanns en betydande risk att det skulle bli en pandemi och började undersöka om vi kunde hjälpa till och var vi kunde göra forskningsinsatser. Mina forskargrupper, både i USA och i Sverige, deltog bland annat i arbeten som rör olika vaccinteknologier.

En stor överraskning, konstaterar Peter Kasson, är att den första generationen vaccin mot SARS-CoV-2 har fungerat så pass bra. Men det kommer troligen att behövas en andra och tredje generation vaccin, säger han.

– Vi är inte experter på att utveckla vaccin, men eftersom vi studerar inträdesmekanismer hos nya virus har vi några specifika metoder för att utvärdera hur bra vaccin fungerar. Det ultimata testet är förstås kliniska studier, men vi kan utvärdera effekten på molekylär nivå på ett sätt som kan ge feedback i designen av vaccinen. Vi har i olika samarbeten byggt teknologier som kan vara till hjälp i utvecklingen av andra och tredje generationen vaccinplattformar. Nu vill vi förfina de här teknikerna och försöka använda dem i vaccinutvecklingen.

”Det ger en flexibilitet i forskningen och ett stöd i vårt arbete med att försöka lösa de mest intellektuellt utmanande och fascinerande frågorna om hur virus tar sin in i cellen.”

Dynamik och unika drivkrafter

Coronapandemin har gett nya lärdomar och samarbeten, men har inte ändrat den huvudsakliga inriktningen på deras arbete, understryker Peter Kasson. Enligt WHO:s uppskattning avlider 250 000–500 000 människor årligen i influensa.

– Influensavirus kvarstår också som ett betydande pandemiskt hot. Så både influensavirus och coronavirus måste anses som starka hot i framtida pandemiberedskap.

I fortsättningen av projektet som Wallenberg Academy Fellow tar Peter Kasson sig an en stor teknisk och intellektuell utmaning.

– Virusets membranproteiner rör sig på sätt som banar väg för inträdet i cellen. Om vi inte förstår detta så blir det ett hinder för att kunna lösa frågan om hur virus kommer in i cellen. Men det har hittills varit svårt att med datormodeller förstå själva rörelserna och dynamiken i hur molekylerna rör sig, och hur den molekylära strukturen förändras med tiden.

För att lyckas lösa detta problem behöver forskargruppen utveckla nya teorier samt kombinera avancerade datormodeller och kemi.

– Vi måste förstå kugghjulen i maskininlärning och den molekylära biokemin och baka ihop dessa två. Här är det till stor hjälp och väldigt viktigt för oss att vi kan göra både datormodellerna och de kemiska experimenten inom gruppen.

Peter Kasson vill också undersöka vad som är unikt för just influensaviruset när det gäller inträdet i cellen och om det finns likheter med andra virus.

– Den här kunskapen om olika virus, var de gör samma sak och var de skiljer sig åt, kan användas för att utveckla nya antivirala läkemedel. För det som verkligen är fascinerande med virus är att de evolutionärt är väldigt diversifierade. Så gör några virusfamiljer något på samma sätt måste det representera, eller åtminstone spegla, en gemensam evolutionär drivkraft som vi kan lära oss av.

Text Susanne Rosén
Bild Magnus Bergström