Gunnar von Heijne och Julian Conrad pekar ut var proverna sätts in. Foto: Magnus Liam Karlsson
Nyheter
Publicerad
8 dec 2017
Författare
Hanna Odelfors

Nobelprisad teknik avslöjar cellernas innersta

Som ett målfoto av livets molekyler. Tekniken som nu får Nobelpris gör att forskarna kan fånga våra cellers allra innersta hemligheter på bild. Det revolutionerar möjligheterna att hitta bättre mediciner.

En vitaktig rök stiger ur vad som ser ut som en vanlig kaffetermos. Men det är inte kaffe som ryker – utan flytande kväve, blossande av kyla. Minus 196 grader för att vara exakt.

Det bolmar lite extra när forskningsingenjör Julian Conrad häller ner termosens innehåll i en metallcylinder. Inuti den finns tolv små prover av en viss molekyl som ska skärskådas ner på atomnivå denna eftermiddag i ett källarrum på Karolinska institutet i Solna.

– Vi håller till i källaren eftersom mikroskopet måste stå direkt på berggrunden.

Det är extremt känsligt för skakningar, förklarar professor Gunnar von Heijne.

Det han syftar på sträcker sig som en tjock pelare från källarens golv till tak och kallas kryoelektronmikroskop.

Tekniken är så pass revolutionerande att upptäckterna bakom den belönas med årets Nobelpris i kemi.

Proverna bombarderas med elektroner 

Det omvälvande är att forskarna får fram bilder av hur de allra minsta byggstenarna i våra celler ser ut och interagerar med varandra. Enskilda molekyler kan frysas mitt i steget, och forskarna får därmed ett slags målfoto över de molekylära maskinerier som bestämmer hur våra celler – och därmed våra kroppar – fungerar.

– En bild är väldigt informationsrik. Vi kan snabbt få en god idé om hur exempelvis ett protein inblandat i cancer fungerar – och hur vi skulle kunna påverka det, säger Gunnar von Heijne, som leder arbetet med de två nya mikroskop som finns i Stockholm och Umeå.

Proverna måste frysas ner för att klara att bli bombarderade av elektronerna som far fram inuti mikroskopet, utan att brännas sönder.

Med stadig hand tar Julian Conrad en pipett och fäster dagens prov på ett pyttelitet metallnät, som sitter fast på änden av en nål. ”Fopp” låter det när nålen skjuts ner med rekordfart i flytande etan, där det fryses ned. Det går så snabbt att det knappt syns med blotta ögat.

Högt tryck på kryoelektronmikroskopen

En av Nobelpristagarna belönas för att ha lyckats göra nedfrysningen så pass snabb att vattnet i provet bildar glas i stället för iskristaller, som annars gör bilden för suddig.


Flytande kväve hälls på för att hålla proverna nedkylda. Foto: Magnus Liam Karlsson

I en behållare rykande av kyla flyttar Julian Conrad över proverna till en större dosa. Denna lyfts försiktigt in mitt i mikroskopet. Ett knapptryck senare accelererar elektronerna till 75 procent av ljusets hastighet. Det gör att elektronerna får mycket kort våglängd – vilket är nyckeln till att kunna avbilda de pyttesmå strukturerna.

Att få fram resultatet går desto långsammare. Under ett till två dygn tar mikroskopet ett par tusen bilder på proverna. Därefter tuggar ett datorprogram på under några dagar för att lägga ihop alla bilder till en tredimensionell modell av molekylen man studerar.

– Därför hinner vi inte med så många prover under ett år. Forskare från hela Sverige får ansöka om att komma hit och det är ett väldigt tryck på mikroskopet, säger Gunnar von Heijne.

Ökad kunskap om tumörcellers uppkomst

Att det bara finns två av den modernaste sortens kryoelektronmikroskop i Sverige beror dels på att de kostar 35-40 miljoner kronor, dels på att personal som kan sköta den avancerade tekniken är en bristvara i hela världen.

Gunnar von Heijnes egen forskning får stöd av Cancerfonden och handlar om att förstå hur olika proteiner tillverkas och sätts in i cellernas membran, deras ytskikt. Kunskap som kan bidra till att förstå hur en vanlig cell kan förvandlas till en tumörcell.

Gunnar von Heijne berättar även om ett projekt som nyligen utförts med kryoelektronmikroskopet av kollegan Alexey Amunts. Projektet handlar om cellernas kraftverk: mitokondrierna. Dessa är extra viktiga för tumörceller, som växer snabbare och kräver mer energi än normala celler.

Nyligen kunde forskarna med hjälp av mikroskopet avbilda en nyckelkomponent – mitoribosomen – i kraftverket. Nu letar de efter läkemedelskandidater som kan blockera denna komponent och därmed störa cellernas energiförsörjning.

Ett sådant läkemedel skulle påverka alla kroppens celler, men slå extra hårt mot de energislukande tumörcellerna.

Även i jakten på nya mediciner är mikroskopet till stor hjälp. Forskarna kan nämligen se exakt hur de olika ämnena som testas binder till molekylen man vill påverka inuti cancercellen.

– Det gör att vi inte längre famlar i blindo när vi söker efter nya läkemedel, säger Gunnar von Heijne.

Hanna Odelfors

Medicinjournalist och redaktör för Rädda Livet

Visa fler