Vissa typer av virus kan identifieras genom deras storlek, form och ytstruktur. Därför används i dag elektronmikroskopi för att diagnosticera till exempel kräksjuka, där fyra olika virus kan orsaka åkomman. Elektronmikroskopi används även som diagnostisk teknik när man misstänker mer exotiska virusinfektioner, och när man snabbt behöver avgöra vad som ligger bakom en epidemi eller pandemi.

För att använda elektronmikroskopi vid virusdiagnostik krävs expertkunskaper, både inom virologi och i hanteringen av själva mikroskopet. All kalibrering är manuell, mikroskopen är dyra i drift och kräver täta service- och kalibreringsåtgärder. Dessa nackdelar gör att antalet elektronmikroskopilabb är få. I Sverige finns till exempel endast ett elektronmikroskopilabb med expertis inom klinisk virusdiagnostik.

I en avhandling från Uppsala universitet har Gustaf Kylberg, doktorand vid Institutionen för informationsteknologi, Visuell information och interaktion, tagit fram nya bildanalysmetoder för att underlätta användningen av elektronmikroskopi för virusdiagnostik. Målet är att automatisera hanteringen och gör mikroskopen lättare att använda.

– Jag har arbetat nära en virolog och tittat på hur han arbetar med att identifiera virus. Sedan har jag byggt matematiska modeller utifrån det, och jobbat med att hitta metoder som härmar den manuella processen, säger Gustaf Kylberg.

En automatiserad analys av kliniska prover sparar tid och gör att ett större antal kliniska prover kan utföras på fler av dygnets timmar. Experten kan då ägna sig åt att granska och verifiera resultaten från de automatiska analyserna.

– De här metoderna är helt nya och föreslår lösningar på flera avgörande steg i processen. Vi har ännu ingen kommersiell produkt klar, men det kommer, säger Gustaf Kylberg.

FAKTA
Arbetet ingår i projektet MiniTEM där Centrum för Bildanalys vid Uppsala universitet samarbetar med bioteknikföretaget Vironova AB i Stockholm och med Delong Instruments i Brno, Tjeckien.

Vita blodkroppar har en unik förmåga att snabbt ansamlas i områden i kroppen som har drabbats av en inflammation. Den typ av vita blodkroppar som är särskilt involverade i inflammationens inledningsfas är neutrofila granulocyter. Dessa celler har en unik förmåga att snabbt vandra ut ur blodkärlen för att skydda kroppen mot exempelvis bakterier genom att frisätta bakteriedödande substanser. Detta måste dock regleras noggrant, eftersom sådana substanser även kan orsaka stora skador hos kroppens egna strukturer.

Åsa Stenberg visar i sin avhandling att ytproteinet SIRP-alfa finns upplagrat i neutrofila granulocyters inre och snabbt transporteras till cellytan i samband med inflammation, såväl i kroppen som i provrörsexperiment. Proteinet SIRP-alfa kan förhindra att fler neutrofiler än nödvändigt vandrar ut från blodet och ansamlas i vävnaden vid en inflammation. Detta är sannolikt betydelsefullt för att begränsa de skadeverkningar neutrofilerna kan ha på kroppens friska strukturer.

Proteinet har dock fler funktioner. För att inflammationer ska läka ut måste cellerna i inflammationsområdet försättas i ett inaktivt tillstånd. I avhandlingen visar Åsa Stenberg att mängden av ytproteinet SIRP-alfa minskar hos dessa celler i samband med att de inaktiveras. Betydelsen av detta är inte helt klarlagd, men Åsa Stenberg anser att minskningen av mängden ytprotein kan vara en bidragande orsak till inflammationens utläkning.

– Även om de direkta orsakssambanden och proteinets betydelse i inflammationsprocessen behöver undersökas ytterligare ger fynden i avhandlingen en bättre förståelse för hur immunförsvarets negativa sidoeffekter på kroppens egna strukturer kan regleras. Det kan i sin tur användas och vara en viktig del när det gäller att utveckla metoder för att begränsa inflammationer, säger Åsa Stenberg.

FAKTA
Åsa Stenberg kommer från Umeå, hon är molekylärbiolog, samt doktorand vid institutionen för integrativ medicinsk biologi, Umeå universitet.

Fredag, den 28 mars, försvarar Åsa Stenberg, institutionen för integrativ medicinsk biologi, sin avhandling med titeln: Reglering av neutrofila granulocyters funktion via cellytereceptorn SIRP-alfa. (Engelsk titel: Studies of SIRP-alpha-mediated regulation of neutrophil functions).

Opponent: Karl-Eric Magnusson, professor, klinisk och experimentell medicin, medicinsk mikrobiologi, Linköpings universitet. Huvudhandledare: Janove Sehlin.

Avhandlingen är publicerad digitalt.

Efter flera års arbete utfört av över 250 forskare på 114 laboratorier i fler än 20 länder publicerar FANTOM5-konsortiet en serie sammanhörande artiklar i tio olika tidskrifter, varav två kärnartiklar i Nature. FANTOM (functional annotation of the mammalian genome)-projektet initierades vid RIKEN i Japan 2000 med syfte att bygga en heltäckande genkatalog med så kallad cDNA-teknologi. Projektet har sedan dess utvecklats och nått fram till ett femte stadium och närmare svaret på frågan om vad som står skrivet i vår arvsmassa.

Vi människor är komplexa varelser bestående av minst 400 olika sorters celler. Trots att de alla har identiskt genom, och därmed samma gener, ser celltyperna olika ut och har olika funktioner. Det som skiljer alla dessa celltyper åt är vilka delar av arvsmassan de använder. Till exempel använder hjärnceller andra gener än leverceller och fungerar därför väldigt annorlunda.

– I FANTOM5 har vi för första gången undersökt på ett systematiskt sätt exakt vilka gener som används i i stort sett alla celltyper i människokroppen, och de regioner som bestämmer varifrån i genomet generna avläses, säger Alistair Forrest, som har lett konsortiet från RIKEN i Yokohama, Japan.

Sekvenseringstekniken som användes gjorde det också möjligt att hitta de DNA-regioner, så kallade ”enhancers”, som reglerar användningen av generna. Deras funktion är att reglera en gen så att den bara är aktiv i specifika celltyper. Fram till nu har det bara varit möjligt att kartlägga enhancerregioner i en handfull sorters celler. Tack vare den nya tekniken har forskarna i FANTOM5 kunnat kartlägga enhancerregionernas aktivitet i alla kroppens celler och vävnader, och sedan länkat dem till genernas aktivitet i samma celler. Forskargrupperna upptäckte att många av de mutationer som är kopplade till sjukdomar ligger inuti enhancerregionerna. Därmed kan man koppla ihop mutationerna med förändringar i hur gener regleras.

– Eftersom metoden kan användas på prover från patienter öppnas stora möjligheter att förstå vad som går fel på molekylär nivå i vävnad från sjuka människor, säger Albin Sandelin, som disputerat på Karolinska Institutet men nu är professor vid Köpenhamns universitet och ansvarig för enhancerstudien.

Ett exempel på en sådan analys har letts av Andreas Lennartsson och Karl Ekwall vid institutionen för biovetenskaper och näringslära på Karolinska Institutet. I studien, vars resultat publiceras i Blood, har forskarna studerat hur vår vanligaste immuncell, neutrofilen, bildas. Det visade sig att epigenetiska förändringar – det vill säga kemiska ändringar i DNA som inte påverkar själva DNA-sekvensen – oftare sker i enhancerregioner i neutrofiler, jämfört med i andra regioner.

– Med metoden att kartlägga enhancerregioner har vi upptäckt att det finns en koppling mellan epigenetisk reglering och enhancers som aktiveras under neutrofilens mognad, säger Michelle Rönnerblad vid institutionen för biovetenskaper och näringslära på Karolinska Institutet, som utfört studierna på blod från människor.

Forskarna menar att fynden kan öka vår kunskap om exempelvis akut leukemi, en cancerform i blodet.

– Akut leukemi uppstår när cellutvecklingen blockeras någonstans på vägen, vilket leder till att många omogna, ofunktionella celler bildas i blodet. Därför är det viktigt att förstå vad som reglerar blodbildningen för att hitta nya sätt att behandla leukemi, säger Andreas Lennartsson.

De forskare från Karolinska Institutet som är medlemmar i FANTOM5 är Karl Ekwall, Andreas Lennartsson, Juha Kere, Helena Persson och Carsten Daub vid institutionen för biovetenskaper och näringslära, Morana Vitezic och Lukasz Huminiecki vid institutionen för cell- och molekylärbiologi samt Peter Arner och Niklas Mejhert vid institutionen för medicin, Huddinge. FANTOM5 har möjliggjorts med hjälp av anslag från japanska ministeriet för utbildning, kultur, sport, vetenskap och teknologi, men även EU och en lång rad andra forskningsfinansiärer har bidragit till arbetet.

Publikationer:

• ”A promoter level mammalian expression atlas”, Alistar Forrest et al., Nature 27 March 2014.

• “An atlas of active enhancers across human cell types and tissues”, Robin Andersson et al., Nature 27 March 2014.

• “High-throughput transcription profiling identifies putative epigenetic regulators of hematopoiesis”, Punit Prasad et al. Blood 27 March 2014, doi:10.1182/blood-2013-02-483537.

• ”Analysis of the DNA methylome and transcriptome in granulopoiesis reveals timed changes and dynamic enhancer methylation”, Michelle Rönnerblad et al., Blood 27 March 2014, doi:10.1182/blood-2013-02-482893.

• “Ceruloplasmin is a novel adipokine which is overexpressed in adipose tissue of obese subjects and in obesity-associated cancer cells”, Erik Arner et al., PLOSONE 27 March 2014, doi:10.1371/journal.pone.0080274.

Lista över samtliga 18 publikationer publiceras på FANTOM:s webb

Katja Hakkarainen och hennes forskarkollegor har med hjälp av enkäter till 7 099 vuxna i Sverige och uppgifter ur medicinska journaler från 4970 vuxna i Östergötland kartlagt den läkemedelsrelaterade sjukligheten, innefattande biverkningar, förgiftningar, läkemedelsberoende, otillräckliga effekter av läkemedel och avsaknad av läkemedelsbehandling.

Studierna, som redovisas i Katja Hakkarainens avhandling, visar att 19 procent av alla vuxna i Sverige rapporterar någon form av läkemedelsrelaterad sjuklighet, och att 12 procent haft detta enligt sjukvårdsjournalerna.

Den sjuklighet som rapporterades mest var läkemedelsbiverkningar och att det använda läkemedlet haft otillräcklig effekt.

Samtidigt ansåg var femte deltagare i enkätstudien att antingen de själva, vårdpersonal eller anhöriga kunde ha förhindrat just denna sjuklighet. Kliniska experter som granskat den läkemedelsrelaterade sjuklighet som beskrevs i journalerna drog också slutsatsen att 39 procent, eller fyra av tio fall, hade kunnat förebyggas.

– Våra resultat visar att läkemedelsrelaterad sjuklighet är ett betydande folkhälsoproblem och måste förebyggas i hela vårdsektorn, säger Katja Hakkarainen, apotekare och forskare vid Sahlgrenska akademin, Göteborgs universitet.

De flesta tidigare studier i ämnet har fokuserat på läkemedelsbiverkningar. Katja Hakkarainens avhandling för uppmärksamheten till ett bredare spektrum av läkemedelsrelaterad sjuklighet, inklusive otillräckliga effekter av läkemedel.

Det senare innebär till exempel att ett potentiellt verksamt läkemedel har doserats fel av patienten eller förskrivits eller använts felaktigt på annat sätt.

– Studierna visar att både öppenvården och slutenvården måste bli bättre på att uppmärksamma läkemedelsrelaterad sjuklighet, och tillsammans med forskare, säkerhetsexperter och vårdpersonal genomföra fler studier för att utveckla förebyggande strategier, säger Katja Hakkarainen.

Enkätstudien och journalstudien genomfördes 2010 respektive 2008 i samarbete med Nordic School of Public Health NHV och Linköpings universitet.

Länk till avhandling

Tidigare forskning från Sahlgrenska akademin har visat att överviktskirurgi är den enda effektiva behandlingen för fetma och fetmarelaterad diabetes. Men vilka mekanismer som orsakar de positiva effekterna har varit oklart.

Professor Fredrick Bäckhed kan nu tillsammans med internationella forskningskollegor visa att fetmaoperationens positiva effekter sannolikt orsakas av att operationen ökar gallsyrenivåerna. I fokus för studien, som publiceras online i den ledande vetenskapliga tidskrifen Nature, står en särskild receptor kallad FXR som medverkar i gallsyrans cellsignalering.

– Våra studier visar att signaleringen via FXR är helt nödvändig för att de positiva effekterna av operationen ska uppnås. Det är ett viktigt genombrott för att förstå hur överviktskirurgi påverkar ämnesomsättningen, och för att kunna utveckla nya behandlingsstrategier, säger Fredrik Bäckhed.

Eftersom en stor del av världens befolkning lider av fetma är det inte realistiskt att operera alla. Dessutom innebär fetmaoperationer en viss risk för komplikationer. Behandlingsstrategier baserade på FXR-receptorn skulle därför kunna bli ett viktigt, framtida komplement.

I studien, som utförts i samarbete med forskare från University of Cincinnati i USA, fick möss cirka 80 procent av magsäcken avlägsnad genom så kallad vertical sleeve gastrectomy (VSG). Metoden är densamma som används på människor. I försöken såg forskarna att möss som hade FXR gick ner i vikt och fick förbättrad sockermetabolism medan operationen inte hade någon effekt hos möss som saknade FXR.

Försöken visar också att tarmens bakterieflora, som Fredrik Bäckheds forskargrupp tidigare visat är förändrad vid fetma och diabetes, också den förändrades av VSG.

– Även dessa fynd är nya och antyder att en förändrad tarmflora tillsammans med signalering genom FXR kan bidra till en förbättrad ämnesomsättning. Det innebär att behandlingar som baseras på tarmfloran i framtiden skulle kunna hjälpa mot diabetes, säger Fredrik Bäckhed.

Artikeln FXR is a molecular target for the effects of vertical sleeve gastrectomy publicerades online i Nature den 26 mars.