Tema

Jäst kan bli en effektiv medicinfabrik

Jäst kan trimmas att skapa åtråvärda proteinläkemedel. Efter flera års arbete har forskare lyckats kartlägga den komplicerade metabolismen hos jästceller. Genombrottet innebär att en effektivare produktion av proteinläkemedel mot till exempel cancer är inom räckhåll.

Marknaden för läkemedel som efterliknar kroppens egna proteiner, så kallade proteinläkemedel, växer så det knakar. Vissa är förhållandevis enkla att tillverka i jästbaserade cellfabriker. Insulin och HPV-vaccin produceras redan, medan andra läkemedel, till exempel antikroppar mot cancer är betydligt svårare att få till.

– De framställs idag istället med hjälp av en cellfabrik som baseras på en cell från en kinesisk hamster. Det är en väldigt dyr process. Om man får jästceller att göra samma sak blir det betydligt billigare, kanske tio procent av vad det kostar idag. Visionen är att så småningom kunna producera och förse hela världen med läkemedel som är för dyra för många länder idag, säger Jens Nielsen, professor i systembiologi.

Kartlade metabolismen hos jäst
Tillsammans med docent Dina Petrovic och Mathias Uhléns forskarlag på KTH har Jens Nielsen arbetat i fyra år på att kartlägga den komplexa metabolismen hos jästceller. Genombrotten publicerats nyligen i en artikel i Nature Communications.

– Vi har studerat ämnesomsättningen hos en jäst som vi sedan tidigare vet är en bra proteinproducent. Och vi fann mekanismerna som kan användas för att göra processen än mer effektiv. Nästa steg är att bevisa att vi faktiskt kan producera antikroppar i så stor omfattning att kostnaderna minskar.

I vanlig jäst (de vänstra bilderna) förhindrar jästens egna syreradikaler proteiner från att  utsöndras. I modifierad jäst (till höger) är proteinproduktionen förbättrad. De fluorescerande områden i bilderna nedanför visar cellskador. Skadorna är färre i den modifierade jästen till höger (Bild: Mingtao Huang/Chalmers)

Det pratas framför allt om cancer, men flera andra sjukdomar, till exempel Alzheimers, diabetes och MS, brukas också nämnas bland sjukdomar som skulle kunna behandlas med jästbaserade proteinläkemedel.

Hur långt fram i tiden ligger det?
– För oss går det fort, men läkemedel tar alltid lång tid att utveckla. Det kan vara möjligt om fem år, men borde absolut vara på marknaden om tio, säger Jens Nielsen.

De senaste månaderna har Jens Nielsen fått mycket uppmärksamhet. Förutom publiceringen i Nature Communications har han tilldelats flera prestigefyllda priser. Bland annat världens största pris för forskning kring alternativa bränslen, the Eric and Sheila Samson Primeminister’s Prize, i Israel.

Alternativa bränslen? Jo, vanlig jäst kan användas till mycket och Jens Nielsen tilldelades priset för sina insatser kring hur man kan producera kolväten från jäst och därigenom utveckla nya biobränslen. För samma typ av forskning tilldelades han det prestigefyllda ”Energy Frontiers award” av det italienska oljebolaget ENI. Dessutom har han belönats med Kungliga vetenskapsakademin IVA:s guldmedalj för sin innovativa och nyskapande forskning inom systembiologi.

– Jäst är ett väldigt bra modellsystem. Nästan allt som finns i jäst finns också hos människan. Vi har kompletta datormodeller över jästens ämnesomsättning och vi använder samma typ av modeller för att studera människans, säger Jens Nielsen.

Nyckeln till jäst som proteinfabrik

Jästcellernas proteinproduktion omfattar fler än 100 olika processer där proteiner modifieras och transporteras ut ur cellen. Runt 200 enzymer är inblandade, vilket gör systemet mycket komplext att hantera för en ingenjör. För att kunna optimera proteinproduktionen är det nödvändigt att kartlägga hur dessa 200 enzymer verkar och fungerar. I studien har detta gjorts genom att ändra genuppsättningen på vissa nyckelgener, med hjälp av avancerade screeningmetoder i kombination med modern gensekvensering.

Artikeln:
Efficient protein production by yeast requires global tuning of metabolism, Nature Communications

Kontakt:
Jens Nielsen, professor i systembiologi, Chalmers, nielsenj@chalmers.se, 031-772 38 04

Läs också

Vi finns där du är @forskningsnyhet

Jäst kan bli en effektiv medicinfabrik

 lästid ~ 3 min