Virus är bland de enklaste biologiska strukturer som finns. Ändå lyckas de gång på gång ta kontroll över några av de mest avancerade system vi känner till – levande celler. Hur det egentligen går till är en av de stora olösta frågorna inom modern biologi. Lars-Anders Carlson och hans forskargrupp ska försöka ta reda på svaret.
Projektanslag 2024
Projekt:
”Conserved concepts and divergent details of membrane-bound viral replication organelles”
Huvudsökande:
Professor Lars-Anders Carlson
Medsökande:
Umeå universitet
Richard Lundmark
Anna Överby Wernstedt
Karolinska Institutet
Gerald McInerney
Benjamin Murrell
Lärosäte:
Umeå universitet
Beviljat anslag:
24 000 000 kronor under fem år
Med hjälp av några av världens mest avancerade mikroskop vill han bokstavligen kliva in i den virusinfekterade cellen och studera hur virus bygger om cellens inre till effektiva virusfabriker. Det handlar om ett projekt med fokus på två virus med målet att förstå infektionens mekanik på atomär nivå.
– Vi försöker förstå hur virus bygger om insidan av en infekterad cell. Trots att virus ofta har färre än ett dussin gener kan de ändå ta över en cell som har tiotusentals gener. Det är egentligen helt otroligt, säger Lars-Anders Carlson, professor vid Umeå universitet.
Jämfört med mänskliga celler är virus extremt enkla. De saknar egen ämnesomsättning, kan inte föröka sig själva och är helt beroende av att infektera en värdcell. Ändå är de mästare på effektivitet.
– Virusen kapar funktioner som redan finns i cellen. De bygger om cellens struktur och skapar något vi kallar virusfabriker – specialiserade miljöer där virus kan kopiera sitt arvsmaterial och bygga nya viruspartiklar.
Det är just dessa virusfabriker som står i centrum för Lars-Anders Carlsons forskning. Hur ser de ut? Hur är de uppbyggda? Och varför ser de likadana ut hos olika virus, trots att virusen använder helt olika strategier för att skapa dem?
För att svara på de frågorna krävs teknik på absolut toppnivå.
Tredimensionella närbilder av livets minsta inre
Lars-Anders Carlson och hans forskargrupp arbetar med kryo-elektrontomografi – en avancerad form av elektronmikroskopi som gör det möjligt att ta tredimensionella bilder av biologiskt material i nästan naturligt tillstånd.
– Med den här metoden kan vi ta tredimensionella ”närbilder” av insidan av en infekterad cell. Vi kan se hur virusfabrikerna faktiskt är organiserade, inte som tidigare, bara isolerade proteiner i ett provrör, säger han.
Det är ett arbetssätt som kombinerar biokemi, cellbiologi och avancerad fysik – och som kräver både teknisk skicklighet och tålamod. Resultatet är bilder som ger helt nya perspektiv på hur virus fungerar.
– Den nördiga mikroskopisten inom mig vill helt enkelt ta skarpare bilder av mer realistiska biologiska fenomen, säger Lars-Anders Carlson.
Att han skulle bli virusforskare var långt ifrån självklart.
– Om jag ska vara ärlig var virologi bland de tråkigaste ämnena när jag var student. Det var mest torra föreläsningar som listade olika virustyper.
I stället drogs han till nya metoder inom mikroskopi och biofysik. När han upptäckte kryo-elektrontomografi väcktes intresset. Han sökte en doktorandtjänst där han fick använda den metoden – och av en slump råkade doktorandprojektet handla om virus.
– Steg för steg öppnade jag ögonen för hur fascinerande virus faktiskt är. Till exempel att samma virus kan föröka sig både i en fästing och i en människa, trots att vi är så olika. Och hur otroligt snabbt virus utvecklas – något som blev väldigt tydligt under pandemin.
Två virusfamiljer, samma form
Projektanslaget från Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse gäller två stora virusfamiljer: flavivirus och alfavirus. Hit hör virus som TBE-virus, denguevirus och chikungunyavirus – sjukdomar som sprids av myggor och fästingar och som globalt orsakar stort lidande.
Det som fascinerar de involverade forskarna är att dessa virus bygger virusfabriker som ser förvånansvärt lika ut, trots att de använder olika biologiska mekanismer.
– Kan det vara så att själva formen är optimal? Och om så är fallet – kan vi utnyttja det för att hämma virusens förmåga att föröka sig? frågar Lars-Anders Carlson.
För att kunna besvara de frågorna har han samlat ett brett, tvärvetenskapligt nätverk av forskare.
– Vi har kompetens inom allt från djurförsök och biokemi till beräkningsmetoder och ren matematik. Det är det som gör projektet så spännande.
Grundforskning som kan rädda liv
Även om projekten drivs av nyfikenhet finns det en tydlig koppling till framtida medicinska tillämpningar.
– All utveckling av antivirala läkemedel bygger på grundforskning. I dag riktar antiviraler in sig på en väldigt liten del av alla interaktioner mellan virus och celler – helt enkelt för att vi vet så lite, säger Lars-Anders Carlson.
Drömmen är att forskningen på sikt ska bidra till bättre behandlingar.
– Det vore fantastiskt om vi en dag kan bidra till att en ny antiviral behandling blir verklighet och hjälper människor eller djur. Men först måste vi förstå systemet.
Det som driver Lars-Anders och hans forskargrupp framåt är inte snabba resultat eller färdiga lösningar – utan fascinationen för det komplexa.
– Att något så komplext som en virusinfekterad cell ändå går att förstå med logiskt tänkande, strukturerade observationer och samarbete mellan människor – det är drivkraften, säger han.
Text Elin Olsson
Foto Johan Gunséus
