Som et cocktailselskap

Genomet kan settes opp som en lang remse av de fire nukleotidene (A, C, G og T), og vil fylle noen og tjue telefonkataloger. Men akkurat på samme måte som telefonkatalogen sier lite eller ingenting om hva som foregår inne i huset til Ole Olsen, sier ikke genomet noe om hvordan genene brukes i cellen for å holde livsprosessene i gang.

Tenk deg at alle personene som er listet i telefonkatalogen for Hordaland samles til et stort cocktailselskap, f.eks. inne på Brann Stadion. Forsøk å se for deg hvordan samtalene går mellom personer og mellom grupper, hvordan noen personer beveger seg hvileløst omkring, hvordan noen leter etter en de kjenner, hvordan noen blir forelsket og noen blir forbannet og begynner å slåss. Folk snakker med forskjellige dialekter og språk, og noen har talefeil og blir misforstått. Noen besvimer og trenger førstehjelp, og noen kaster seg over matfatet og spiser mer enn de burde.

Post-genom tidsalder

Dette kunne også vært et bilde av det som foregår inne i en celle. Utfordringen for dagens forskere innenfor cellebiologi og molekylærbiologi er å skille de tusenvis av forskjellige prosessene og interaksjonene i et slikt cocktailselskap fra hverandre. Hvis en person står og vinker i Klokkesvingen, hvem er det han vinker til? Og hvorfor har han rødt og hvitt skjerf på seg?

I den post-genome tidsalder er det funksjonen av genomet som er viktig å forstå, ikke bare hvordan det skrives. Initiativet til å satse på funksjonell genomforskning i Norge kom fra forskermiljøet selv, og FUGE-programmet, som det heter, starter i år opp med den beskjedne sum av 100 millioner kroner. Forskerne har bedt om det tredoble over en periode på ti år. Og det er sannelig på tide at vi kommer igang. Det er mange tema å ta fatt i.

Morgendagens medisiner

Den 7. IUBMB konferansen i Bergen har som hovedtema “Reseptor-ligand interaksjoner - molekylære, fysiologiske og farmakologiske aspekter”. Til konferansen er invitert noen av verdens fremste eksperter på dette feltet.

Reseptorer og ligander utgjør viktige deler av cellenes signalsystemer. Det er finstillingen av disse systemene som gjør at cellens prosesser kan foregå noenlunde uforstyrret, selv i et cocktailselskap-lignende kaos. Samspillet mellom signalstoffer (ligander) og deres reseptorer kontrollerer viktige funksjoner i cellen, fra celledeling og vekst til kjønnsmodning, ernæring og sykdom.

Mange legemidler som brukes i dag virker gjennom slike reseptorsystemer, og det forventes at en lang rekke av morgendagens medisiner vil være rettet mot de samme systemene. Kunnskap om reseptorsystemene gir oss mulighet til strukturbasert design av nye legemidler, skreddersydd den enkeltes behov.

Bioinformatikk er et sentralt hjelpemiddel i denne sammenhengen, der supercomputere brukes til å hente meningsfull informasjon ut av de enorme datamengdene som genomet og cellen representerer.

Mange former for kreft skyldes at signaler som styrer celledelingen kommer ut av kontroll. Enkelte feil i kommunikasjonen, som mutasjoner i DNA-tråden, kan cellens reparasjonssystemer ordne selv. Men i noen tilfeller er reparatørene selv satt ut av spill. Da vil de gale signalene bare fortsette å bli sendt, som om Rosenborg-supportere hadde overtatt høyttaleranlegget på Brann Stadion!

Immunforsvaret

Sykdom kan skyldes både genetiske faktorer og påvirkning fra miljøet rundt oss, i form av virus og bakterier eller giftstoffer vi får i oss (med eller uten egen vilje). Virus og bakterier gjenkjennes av immunsystemet vårt, og et effektivt immunsystem er et godt forsvar mot sykdom. Enkelte virus, som HIV, angriper selve forsvarsverket vårt. Da er kunnskap om hvordan viruset arbeider seg inn i cellen viktig for å utvikle nye medisiner.

I enkelte tilfeller må vi ty til antibiotika for å bekjempe en infeksjon, men stadig flere sykdomsfremkallende bakterier blir resistente mot antibiotika. Da kan kunnskap om hvordan andre organismers immunforsvar ser ut, gi oss nye hjelpemiddel. Modeller fra det marine miljø, f.eks. fisk og skalldyr, kan være skattekamre for morgendagens medisinskap.

Fremmede stoffer

Mange fremmedstoffer gjenkjennes av spesifikke reseptorer i cellen. Dette skyldes som oftest at fremmedstoffet ligner på signalstoffer (ligander) som reseptoren vanligvis treffer på i cellen og skal reagere på. Når fremmedstoffet dukker opp, kan dette sette igang prosesser som normalt ikke skulle forekomme, og viktige balanser i cellen kan bli forstyrret.

Det er f.eks. påvist at enkelte miljøgifter kan etterligne det kvinnelige kjønnshormonet østrogen. Disse stoffene er vist å føre til kjønnsforstyrrelser hos fisk, der hannfisk som befinner seg i nærheten av kloakkrenseanlegg begynner å utvikle rogn og melke samtidig.

Det er etter hvert kartlagt en stor familie av slike reseptorer, også kalt kjernereseptorer fordi de virker på gener som befinner seg på DNA-tråden i cellekjernen. Kunnskap om hvilke kjemiske strukturer som binder til en bestemt reseptor kan brukes til å utvikle nye legemidler, eksempelvis i forbindelse med fedme og brystkreft.

Lær deg ordet proteom

Når vi nå har lært oss begrepet genom, som betyr det totale arvematerialet i en celle, må vi også lære oss ordet proteom. Proteomet er det totale settet av proteiner uttrykt i en celle, under gitte betingelser. Mens genomet er konstant, kan proteomet påvirkes av cellens ytre miljø, av sykdom, av ernæringstilstand eller utviklingsstadium.

Innsikt i hvordan proteomet endrer seg under ulike forhold kan gi oss ny kunnskap om hvordan sykdom påvirker cellen, og dermed nye angrepsmuligheter for behandling. Det kan også gi oss verktøy for å diagnostisere sykdom på en sikrere måte, fordi hver sykdom, og kanskje forskjellige stadier av sykdommen, har sitt bestemte proteom-fingeravtrykk.

Slike avtrykk, eller mer spesifikke biomarkører, har også vist seg å være nyttige hjelpemidler til å kartlegge miljøforurensing og uønskete effekter av menneskelige aktiviteter på Jordens biologiske ressurser.

Kunnskapen som diskuteres i Grieghallen i disse dager handler om fundamentale livsprosesser, om basalkunnskap innenfor moderne biologi, bioteknologi og medisin. Legemidler som skal godkjennes for bruk på mennesker må gjennom lange og kostbare forsøk både på dyr og mennesker. Denne prosessen tar vanligvis åtte - tolv år, og koster i gjennomsnitt sju milliarder kroner - per legemiddel! Dagens legemidler er altså ti - tjue år gamle.

Morgendagens medisin diskuteres av verdens fremste forskere i Bergen i disse dager. Kunnskapen om hvordan cellene snakker sammen har betydning både for deg og meg.