Artikkel

Kjemien som kan gi deg bedre helse

Professor Elsa Lundanes og stipendiaten Ole Kristian Brandtzæg foretar massespektrometri-analyser i laboratoriet for bioanalytisk kjemi ved Kjemisk institutt.
Professor Elsa Lundanes og stipendiaten Ole Kristian Brandtzæg kan finne sporene etter en sukkerbit oppløst i Sognsvann, og drømmer om Maridalsvannet. Bruk bildet.

Kjemien som kan gi deg bedre helse

Persontilpasset medisin er det nye mantraet i helsevesenet. Kjemi-forskere ved UiO bidrar ved å utvikle enklere, raskere og mer pålitelige diagnoseverktøy.

De fleste kjenner situasjonen: Du føler deg dårlig og går til legen, som tar en blodprøve og sender den til analyse. Noen dager senere får du beskjed om hva som er i veien: Kanskje blodsukkeret er for høyt, kanskje legene har funnet et enzym som forteller at leveren din er overbelastet, eller kanskje du er så uheldig at legene har funnet et protein som sladrer om at en kreftsvulst er under utvikling.

Tverrfaglig toppforskning

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultetet ønsker å understøtte forskermiljøer som disiplinært eller på tvers av disiplinene vil fungere som drivere for faglig fornyelse, og som i et rimelig tids­perspektiv vil føre til etablering av nye, internasjonalt konkurransedyktige forskermiljøer som endrer og videreutvikler fakultetet.

Fakultetet har i 2015 15 slike miljøer, som blir kalt endringsmiljøer. Diatech@UiO er ett av dem. Diatech er et samarbeid mellom Kjemisk institutt, Fysisk institutt og Farmasøytisk institutt ved UiO samt grupper ved Oslo Universitetssykehus.

De medisinske laboratoriene er i stand til å påvise en lang rekke sykdomstilstander ved å analysere blod- eller vevsprøver. Sykdommer kan ha en eller flere markører som kan påvises i slike prøver, og analysene handler ofte om å lete etter disse sykdomsmarkørene – som kan være for eksempel proteiner eller lipider.

Samtidig er det slik at mange analyser er tidkrevende, kompliserte og/eller upresise, så her er det stort rom for forbedring. Nå vil kjemikerne, fysikerne og farmasøytene ved Universitetet i Oslo bidra til å utvikle bedre diagnostikk-metoder.

Enkle, raske, pålitelige tester

– Målsetningen vår er å bidra til utviklingen av nye teknologier og verktøy som kan brukes i fremtidens medisinske diagnoser. På sykehusene er det for eksempel stort behov for enkle og pålitelige tester som fort kan fastslå hva som er i veien med en pasient som nettopp har kommet inn. Vi ønsker å kunne bidra til å utvikle slike tester, forteller professor Elsa Lundanes ved Kjemisk institutt. Hun er leder for Diatech, et av de nye endringsmiljøene ved UiOs matematisk-naturvitenskapelige fakultet.

Lundanes ser også for seg at pasienter i fremtiden vil bli i stand til å ta ulike tester hjemme, for eksempel ved å plassere en liten blodprøve på et filterpapir. Deretter kan pasienten for eksempel ta bilde av resultatet med en smart-telefon og sende bildet til et analyselaboratorium. Men ingen skal stille diagnoser på seg selv – det skal fortsatt være legenes ansvar.

Denne kolonnen brukes i et væskekromatografisystem sammen med et massespektrometer for å studere forbindelser i svært lave konsentrasjoner i små prøver. Foto: Ole Kristian Brandtzæg, UiO.
Forskerne ved Kjemisk institutt bruker kolonner med en indre diameter som er mindre enn 10 mikrometer. Denne kolonnen brukes i et væskekromatografisystem sammen med et massespektrometer, for å studere forbindelser i svært lave konsentrasjoner i små prøver. Foto: Ole Kristian Brandtzæg, UiO.

Kjært barn har mange navn

Diatech-miljøet er inspirert av den internasjonale utviklingen innen persontilpasset medisin, som også kalles skreddersydd medisin eller presisjonsmedisin. Kjært barn har som kjent mange navn. Persontilpasset medisin handler mye om å kartlegge enkeltmenneskers gener for å finne den beste individuelle behandlingen, men bedre diagnostikk er også et viktig element i helheten.

Den persontilpassede medisinen betyr blant annet at pasienter med liknende symptomer ikke lenger skal få den samme behandlingen. Hver enkelt pasient skal isteden få en behandling som er nøyaktig tilpasset hver enkeltes genetikk og sykdomsbilde.

Teknologien for persontilpasset medisin er inne i en rivende utvikling, som ventelig vil revolusjonere behandlingen av en lang rekke sykdommer. I Norge er persontilpasset medisin under utredning av en rekke arbeidsgrupper i helsevesenet, og i USA kunngjorde president Barack Obama i januar 2015  en satsing på 215 millioner dollar på dette området.

Bidrar der vi er best

– Hva kan lille Norge bidra med, som ikke amerikanerne kan gjøre bedre og raskere? 

– Vi kan bidra på de områdene hvor vi er blant de beste i verden, og det er vi faktisk på flere områder. Som et eksempel kan jeg trekke fram professor Stig Pedersen-Bjergaard ved Farmasøytisk institutt: Han har utviklet en membranteknologi som er verdensledende, svarer Lundanes.

Stig Pedersen-Bjergaards kunstige væskemembraner kan skreddersys slik at de slipper igjennom bare akkurat de legemidlene, proteinene eller enzymene som kan fortelle om en sykdomstilstand. I fremtiden vil membranene antakelig bli brukt til å analysere for eksempel blodprøver eller andre biologiske prøver.

I tillegg leder professor Lundanes selv en forskergruppe som er blant de beste i verden til å foreta kjemiske analyser ved hjelp av nanokromatografi-kolonner og massespektrometri; en teknikk som brukes til å skille molekyler av ulik størrelse fra hverandre.

– Kolonnene våre er i prinsippet lange og meget tynne glassrør, med et indre tverrsnitt helt ned mot under 10 mikrometer. Vi kjøper rørene, og så legger vi tynne belegg på innsiden av dem. Poenget med dette er at en diagnostisk prøve ofte vil inneholde veldig mange ulike forbindelser, som proteiner og metabolitter av ulik størrelse. Ulike molekyler vil da bevege seg med ulik hastighet gjennom kolonnen, fordi de har ulik interaksjon med belegget på innsiden. Dermed vil de ulike stoffene bli skilt fra hverandre under transporten gjennom kolonnen. Deretter kan vi bruke massespektrometeret til å identifisere stoffene, forteller Lundanes.

Fra Sognsvann til Maridalsvannet

Portrett av Elsa Lundanes
Professor Elsa Lundanes leder endringsmiljøet Diatech ved UiOs matematisk-naturvitenskapelige fakultet. Foto: UiO.

Men før forskerne har kommet så langt at de kan sende ukjente molekyler gjennom en kolonne, har de som regel gjort noe med den blod- eller vevsprøven som skal analyseres. De fleste prøver må nemlig gjennom en prosess som kalles opparbeiding, og som handler om å fiske ut de bestanddelene som er interessante.

– Vi jobber med å forbedre de eksisterende metodene for prøveopparbeiding, og så har vi noen grupper som ser etter nye måter å gjøre dette på. I dag kan vi påvise sukkeret fra en sukkerbit som er oppløst i Sognsvann. Vi jobber nå med å raffinere metodene, slik at vi skal bli i stand til å påvise en sukkerbit som er oppløst i Maridalsvannet, forteller Lundanes.

Sognsvann rett nord for Oslo sentrum har i parentes bemerket en overflate på ca. 0,4 kvadratkilometer, mens Maridalsvannet lenger øst er ca. 10 ganger så stort. Sognsvannet største dybde er 16,9 meter, mens Maridalsvannet er ca. 44 meter dypt.

Professor Lundanes understreker at Diatech ikke skal lete etter nye markører for ulike sykdommer, men isteden utvikle nye metoder for å påvise sykdomsmarkører som allerede er kjent.

Reduserer faren for feildiagnoser

I mange sykehus bestemmes sykdomsmarkører med teknikker som i noen få tilfeller gir feil svar. Dette kan føre til at du enten får en sykdomsdiagnose uten å være syk, eller en friskmelding når du virkelig er syk.

Begge deler kan være svært alvorlig. Professor Leon Reubsaet og førsteamanuensis Trine Grønhaug Halvorsen ved Farmasøytisk  institutt har arbeidet i flere år med å utvikle nye analysestrategier for å unngå slike feilaktige svar. Sammen med forskere på Radiumhospitalet har de arbeidet med sykdomsmarkører for småcellet lungekreft. Dette er en svært aggressiv kreftform, og god behandling er avhengig av riktig og tidlig diagnose.

Siden sykdomsmarkørene for denne kreftformen forekommer i svært lave konsentrasjoner i blod (tilsvarer sukkerbit i Sognsvann), og sykdomssymptomene er diffuse, er dette svært utfordrende. Ved å kombinere dagens måleteknikker med state-of-the-art proteinanalyser ved hjelp av væskekromatografi koblet til massespektrometri, klarer forskerne nå å måle sykdomsmarkørene like bra som de tradisjonelle teknikkene. Samtidig gir metoden færre feilaktige svar, og man får ut ekstra informasjon om sykdomsmarkørenes struktur.

– Foreløpig vet man ikke om denne ekstrainformasjonen gir noen tilleggsverdi, men vi håper at den kan være av stor betydning i både diagnose og for å gi innsikt i sykdomsbildet. Metoden er uansett et godt eksempel på hva vi håper å oppnå i Diatech-samarbeidet, kommenterer Elsa Lundanes.

Kontakt:

Professor Elsa Lundanes ved Kjemisk institutt

Skriv ny kommentar

Verifiser deg (din epost-adresse vil ikke bli vist offentlig)

Les også

Atle Mysterud håper at skrantesyken hos rein ikke har spredd seg til Hardangervidda

Frykter skrantesyke-mareritt på Hardangervidda

Jegere har begynt nedskytingen av ca. 2000 villrein i Nordfjella, for å hindre at skrantesyken sprer seg, velter reinsdyrnæringen og ødelegger alle norske villreinstammer. – Dette er det mest dramatiske jeg noensinne kommer til å oppleve i min forskerkarriere, sier professor Atle Mysterud.