När György Marko-Varga i september 2010 skulle presentera sitt proteinprojekt var han förväntansfull. Inom HUPO-organisationen, som är ledande i den omfattande kartläggningen av människans proteiner som pågår runt om i världen, hade man nyligen bestämt sig för att byta strategi. Från att låta kartläggningen utgå från kroppens vävnader och organ hade man efter en tids debatterande kommit fram till att man istället skulle satsa på att göra kartläggningen kromosom för kromosom.
För att få ytterligare fart i projektet beslöt man att låta olika forskargrupper runt om i världen få ansvar för, eller adoptera, varsin kromosom. Anledningen till att György Marko-Varga, professor vid Lunds universitet, var en aning spänd var att han ville lägga beslag på kromosom 19. Tillsammans med sin forskargrupp hade han redan arbetat en hel del med cancermarkörproteiner i just den kromosomen och kände sig redo för projektet.
– Vi har bland annat tittat på PSA, biomarkören för prostata som är kopplad till just 19. Jag och Per Andrén från Uppsala presenterade vårt upplägg för HUPO:s generalförsamling och berättade att vi ville ta på oss kromosom 19. Två dagar senare fick vi ett ja, berättar han.
Och större skulle det bli. HUPO står för Human Protein Organisation och projektet kan beskrivas som en följd av det betydligt mer kända HUGO, Human Genome Organisation. Men istället för alla mänskliga gener är det proteinerna som gäller den här gången. Och även om den allmänna medvetenheten om HUPO är betydligt mindre än den var kring HUGO, så är förhoppningarna lika högt ställda.
– Den här kartläggningen vi håller på med kommer att få betydelse. Tittar man på läkemedelsutvecklingen idag så bygger vi läkemedel mot ett protein som vi tror har en central roll för en sjukdom. Inom läkemedels- och biotechindustrin bildar man projektgrupper som fokuserar på till exempel en intressant receptor. Jag har själv en bakgrund inom Astrazeneca där vi bland annat jobbade med EGF-receptorn och läkemedlet Iressa på liknande sätt som vi arbetar inom vårt projekt idag, säger György Marko-Varga.
Från HUGO till HUPO
Att György Marko-Varga är entusiastisk över den pågående kartläggningen är inte konstigt. Argumenten för är tydliga men också väldigt bekanta. Får vi bara koll på kartan så kommer vi kunna göra vad som helst. Minns ni hur det lät 1990? Det var då som det till synes omöjliga arbetet med att kartlägga alla människans gener tog fart. Forskare över hela världen samlade sig kring projektet HUGO och föresatte sig att gemensamt ta reda på och dokumentera vår fullständiga arvsmassa. När och fjärran kunde entusiastiska vetenskapsmän höras berätta vilken enorm betydelse detta, om det lyckades, skulle få för människan och vår hälsa. En revolution var på gång som skulle förändra vetenskapen för all framtid.
Snart skulle vi få reda på varför vi får olika sjukdomar och vem som riskerar att drabbas av diabetes eller av en viss typ av cancer. Inte minst var förhoppningarna stora på att vetenskapen snart skulle kunna ge läkarkåren verktyg att bota de flesta tänkbara åkommor. Förväntningarna var minst sagt skyhöga och mer än en gång proklamerades att vi nu skulle få svar på livets gåtor.
– Framför allt inom cancerforskningen var hoppet stort och tron på att vi skulle utveckla nya individanpassade läkemedel. Faktum är att det kom ut ett läkemedel, Glivec, mot en form av leukemi som grundar sig på kunskap om förändringar på DNA-nivå och som blev en stor framgång. Men det visad sig snarare vara ett undantag att man lyckats så väl. HUGO-projektets resultat var inte heller avgörande för att ta fram just det preparatet, säger Ulf Pettersson, senior professor i medicinsk genetik vid Uppsala universitet.
När HUGO- projektet, omkring tre miljarder dollar senare, avslutades 2003 hade man otvivelaktigt fått fram en enorm mängd information om människans gener. Men med undantag för diagnostiska tester var det tunnare med stora genombrott som kunde kopplas till kliniken. Sakta men säkert gick det upp för både forskarvärlden och allmänheten att det inte var så enkelt som man först trott, eller i alla fall hoppats, att omsätta den nyvunna kunskapen till klinisk praktik.
– Vi har genom HUGO fått mycket värdefulla inblickar i hur kroppen fungerar och i olika sjukdomsförlopp, men man felbedömde hur snabbt en upptäckt kan omsättas i en behandlingsmetod. Vad gäller cancerbehandling är det mest effektiva man kan göra fortfarande att upptäcka tumören tidigt och kirurgiskt ta bort den, menar Ulf Pettersson.
Nyttan med HUGO och det enorma arbete och resurser som lades ner har debatterats under de tio år som gått, men de flesta är idag överens om att det vi lärt oss om människans uppbyggnad var värt insatserna, även om inte på det uppenbara sätt som man först trott. En sak man insett var att det inte slutade vid genomet. Under arbetet med HUGO hade forskarna lyckats ta reda på vilka gener som kodar många av kroppens proteiner men också att variationen av de proteiner som faktiskt bildas är näst intill oändlig. Vilka proteiner, hur många och var de bildas, varierar genom livet och under olika tillstånd som kroppen utsätts för, till exempel vid sjukdom. Det var här som projektet HUPO föddes.
Genom att ta reda på vad det faktiska resultatet av generna är tänkte man sig komma närmre verkligenheten. Helt enkelt ville man gå från sannolikhet till sanning eftersom proteinerna ligger närmare funktionalitet än vad generna gör. Så i februari 2001 lanserade ett antal forskare, företagsrepresentanter och företrädare för nationer den organisation, HUPO, som skulle gå i bräschen för proteinkartläggningen. Målet med projektet, att kunna ta reda på vilka proteiner som faktiskt finns i våra vävnader och i blodet och koppla dem till sjukdomar, gav upphov till en ny våg av framtidslöften.
Febril aktivitet
I Rudbeckslaboratoriets lokaler i Uppsala, lägligt granne med både patologer och tumörbiologer, är en av platserna där det pågår ett intensivt detektivarbete. Framför mikroskop och dataskärmar, omgivna av lådor med små glasskivor och surrande apparater, sitter doktorander och forskare och preparerar och studerar mängder av små, små, bitar av mänsklig vävnad. Genom att låta proteiner i vävnadsprover binda till antikroppar och sedan färga in dem kan fynden fotograferas digitalt och läggas upp på en offentlig sajt.
Just nu finns omkring tio miljoner bilder, imponerande med sina former och detaljrikedom. Forskningsprojektet leds lokalt av Fredrik Pontén, professor vid Institutionen för immunologi, genetik och patologi, och är en del av vad som kallas Human Protein Atlas, ett annat proteinprojekt som startades 2003. Projektet, som är frikopplat från HUPO, har som mål att kartlägga människans alla proteiner. I höstas kunde man fira att arbetet kommit halvvägs då man kartlagt 10 000 av människans 20 000 proteiner. Målet är att vara klara 2015.
– Vi får hit lådor med antikroppar från framförallt forskare vid vår huvudsajt vid KTH i Stockholm som vi testar mot olika proteiner och ser om det fungerar. Varje dag blir det runt tio nya antikroppar som vi ger okej. Som det ser ut nu tror jag absolut att vi kommer att hålla tidsplanen, säger Fredrik Pontén.
Den grupp som levererar antikroppar till Uppsala leds av bland annat Sophia Hober och Mattias Uhlén och som också samarbetar med HUPO-projektet. För Fredrik Pontén är målet med proteinatlas klart:
– Ja, målet är att på sikt hitta nya markörer som kan användas för att bättre diagnostisera olika sjukdomar och med känsligare verktyg än idag förutsäga vilken typ av behandling som är bäst för vilken tumörtyp eller annan sjukdomsform, säger han.
Just kromosom-proteinprojektet inom HUPO kallas HPP, Human Proteom Project, och i dagsläget har man lyckats utadoptera knappt tio av människans 46 kromosomer. Hur de olika grupperna som arbetar inom HPP är uppbyggda och går till väga skiljer sig åt och just eftersom kromosom 19 är en av de största kromosomerna är också forskningsgruppen stor, totalt 60 forskare runt om i världen.
I princip går arbetet ut på att först identifiera och hitta gensekvenser för proteiner som kodas av kromosom 19. I nästa steg används sekvenserna för att bygga så kallade assays, en slags diagnostiska plattformar med vilka proteiner kan identifieras i olika sjukdomar. I projektet har man valt att titta på ett antal olika cancerformer, diabetes, osteoartrit,
reumatoid artrit och hjärt-kärlsjukdomar.
De två assaytyperna som används är dels antikroppsbaserade plattformar där Sophia Hobers och Mathias Uhléns grupp i Stockholm är ansvariga, dels genom masspektrometri som bland andra György Marko-Varga har hand om. I steg tre använder man de två plattformarna för att identifiera proteiner i patientprover från framför allt olika biobanker. Genom att använda prover från humanvävnad i allt från kärnfrisk via sjuk till död så kan man se hur proteinprofilen förändras. När resultaten till sist kvalitetsgranskats av HUPO läggs det upp i organisationens offentliga databas för att kunna användas av forskare inom både akademi och industri. I viss mån finns också samarbetsprojekt med kliniker där forskarna kan använda patientprover, som till exempel mellan Rudbeckslaboratoriet och Akademiska sjukhuset i Uppsala. I slutändan ska allting bli offentligt, så att andra forskare kan använda informationen och ta kunskapen vidare.
Om projektet med kromosom 19 började som ett helsvenskt initiativ är läget idag helt annorlunda. Kromosomen visade sig vara populär och redan på plats i Washington blev svenskarna med György Marko-Varga i spetsen haffade av spanska forskare som gärna ville vara med. Idag, ett år senare, är det forskargrupper i totalt fem länder inblandade i kartläggningen av proteinerna som kodas av kromosom 19 och ett sjätte på väg in i form av Kina. György Marko-Varga är koordinator för hela projektet som delats in i fyra sektioner.
– Kopplingen till klinik är jätteviktig för oss och en av de fyra sektioner som projektet består av är just klinik och biobank. Tittar man på finansieringen så är det ingen som är intresserad av att ge ett generellt stöd bara för att någon ska generera en massa proteinsekvenser.
Glädjekalkyler
Samtidigt som flera svenska forskargrupper arbetar på med kartläggningen finns lärdomarna från HUGO i bakgrunden.
– DNA och proteinkartläggningen är besläktade och vad gäller tillämpningar har HUPO likartade svårigheter som HUGO att omsätta upptäckterna i effektiva läkemedel, säger till exempel Ulf Pettersson, vid Uppsala universitet.
Ändå menar många att glädjekalkylerna har varit mer sansade nu och att det den här gången faktiskt kommer att få en mer direkt koppling till kliniken. En av de som är entusiastiska inför betydelsen är Lars Klareskog, reumatolog och professor vid institutionen för medicin vid Karolinska institutet.
–?Jag tror inte att några av de förhoppningar som uttryckts har varit överdrivna utan att upptäckterna kommer att leda till att vi bättre kan bota reumatoid artrit, cancer och andra sjukdomar. Felet med både HUGO och proteinprojektet har varit tidshorisonten. Ofta har man sagt att om tio år kommer vi kunna ha ett läkemedel eller en diagnostik, men det är omöjligt att säga när något sådant kommer att ske.
Lars Klareskog menar att en viktig aspekt är att så länge man är öppen med att man inte vet när, så är pratet om avgörande betydelse inte fel. Liksom många andra nämner han cancer som ett av de mest uppenbara sjukdomsområdena men även i hans eget specialområde autoimmuna sjukdomar finns mycket att hämta vad gäller biomarkörer och behandlingar.
– Vi har idag ett tiotal olika läkemedel som blockerar olika delar av immunsystemet som TNF-hämmare till exempel. Men fortfarande vet vi faktiskt inte vilka patienter som har nytta av vilken behandling, utan måste prova oss fram och det kan visa sig efter ett halvår att den inte ger något resultat. Det här handlar ofta om läkemedel som kostar runt 100 000 kronor om året. Förhoppningen är att med ett blodprov kunna hitta biomarkörer, en proteinprofil, som gör att vi kan särskilja vilken terapi som passar vilken patient, det skulle ge stora vinster både för patienterna och för samhället.
Men än en gång påpekar han att det handlar om förhoppningar, att det i dagsläget är en teknik som knappt kommit ur barnskorna. För att det ska nå klinikerna så småningom krävs också en stor satsning på den kliniska forskningen.
– Annars är risken stor att en massa möjligheter som vi får genom satsningen inom proteinforsningen går förlorade, säger han.
Från industrins sida är det hittills mest företagen som gör tekniken, analysinstrument och mjukvaror som är med på tåget. Det är i många fall de som driver utvecklingen framåt med nya tester. Frågar man runt bland de stora läkemedelsföretagen är det sparsmakat med de som kan se en direkt koppling mellan proteomik och nya resultat. Enligt György Marko-Varga finns läkemedelsbolag med bland de som stöttar HUPO, bland annat Novartis, men att de gärna hade fått vara mer aktiva. Han menar att de är jätteintresserade men inte så benägna att ta kostnaderna så pass tidigt i forskningen. Liksom för HUGO är det främst stater och olika stiftelser som står för pengarna.
Men viss försiktig användning av upptäckterna finns ändå. På Pfizer till exempel använder man inom vissa projekt en kombination av genetik och proteomik för att hitta nya läkemedelstarget och biomarkörer.
– Det hade förmodligen varit lättare att svara på hur HUGO-projektet har hjälpt oss. Prekliniskt är det väldigt få inom Pfizer som känner till arbetet med HPP, vi skulle behöva mer global information om vilka verktyg och databaser som finns att använda, säger Anders Malarstig, genetiker och verksam vid Pfizer i England.
Ett exempel han tar upp är ett pågående forskningsprojekt för att identifiera nya läkemedel mot kronisk smärta. Där har man kopplat genetiska variationer till skillnader i smärtkänslighet och försökt identifiera skillnader i proteinuttryck i framförallt centrala nervsystemet. För att göra det använder de sig av offentliga proteindatabaser som proteinatlas.org för att hitta de celltyper som är aktuella.
Etiken bortglömd
Precis som i fallet med kartläggningen av människans genom finns en etisk aspekt av att kunna ta reda på vilka proteiner som cirkulerar i en viss individs blod eller finns i en vävnad. Men till skillnad från under HUGO-projektet har den etiska debatten hittills varit väldigt tyst. Jan Wahlström är professor i klinisk genetik och sakkunnig i Statens medicinsk-etiska råd. Där har man inte tagit upp frågan.
– Det verkar inte finnas ett lika stort intresse för proteinernas betydelse och etiska frågeställningar runt dessa som för generna. Av någon anledning har det inte ansetts som lika kontroversiellt och mystiskt som generna vilket säkert är fel eftersom proteinerna ligger närmare funktionaliteten än generna, säger han.
När vi idag ser marknaden för DNA-tester växa och företagen som erbjuder screeningar av ditt genom för några tusenlappar är frågan om vi snart kommer att få se liknande för proteinerna? Ja säger många även om det inte är någonting som lurar direkt runt hörnet. Anledningarna är flera men en viktig är att proteiner som material är betydligt känsligare än det stabila DNA:t. Medan du i princip kan hitta en mycket liten mängd DNA från en neandertalare och på labbet göra hundra miljoner kopior av den så är fallet det omvända med proteiner. Behöver du mer material finns det ingen teknik idag som fixar det utan du får helt enkelt fixa mer av blodet eller vävnaden där du hittar det. Men tekniken går framåt och mycket talar också för att hemtester för proteinanalys kommer att dyka upp, ett exempel på ett befintligt är graviditetstester.
– Jag utgår från att det i framtiden kommer finnas hemtester för reumatoid artrit till exempel, den utvecklingen gå inte att stoppa. Det viktiga är att det är individerna som äger informationen och inte försäkringsbolagen. Hela systemet med försäkringar bygger ju på att någonting är oförutsägbart och att man delar lika på riskerna, om någonting plötsligt går att förutsäga genom en biomarkör innebär det att de som haft oturen att födas med en viss gen kommer få betala för dem som befinner sig på solsidan. Det hoppas jag man löser på en politisk nivå genom regleringar, säger Lars Klareskog.
Proteinerna tycks fortfarande vara hett stoff och det labbas och analyseras på många håll i världen, de flesta är förmodligen inte knutna till just HUPO. Att informationsmängden blir större och större råder det ingen tvekan om men till skillnad från under HUGO tycks de flesta överens om att det kommer ta tid innan det får någon avgörande betydelse för kliniken. Hurraropen har mattats av och tidshorisonten har flyttat fram. Och som György Marko-Varga uttrycker det så har projektet med proteinerna egentligen bara börjat när det väl är avslutat.
– De data vi tar fram handlar om grundformerna av de olika proteinerna. När vi gör det publikt är meningen att andra själva ska gå in och undersöka vad som händer med dem till exempel vid sjukdom. Om vi inte skulle lämna det därhän skulle vi aldrig se något slut.
