Projektanslag

Tar fram byggnadsritningar för hjärtat

Hjärtforskningen står inför ett genombrott. Med stamcellsteknik kan man odla fram muskelvävnad som i framtiden kan användas för att reparera skadade hjärtan. Det handlar om en helt ny förståelse på molekylär nivå, berättar Harvardprofessorn Kenneth Chien som har flyttat sin forskning till Sverige.

Hela sitt vuxna liv har Kenneth Chien ägnat åt att försöka förstå mer om hjärtats funktioner. Han har varit verksam vid flera ledande biomedicinska institut i USA, senast vid Harvard, men flyttade 2013 sin forskargrupp till Karolinska Institutet (KI).

– Sverige är ett attraktivt forskningsland, och KI intar en särställning. På många sätt är KI en oupptäckt diamant med en stor framtida potential. Jag ser ingen anledning till att svensk forskning inte ska kunna tävla med världens yppersta toppskikt och jag tror att fler av mina kollegor kommer att söka sig hit de kommande åren, säger han.

Fördelarna med att forska i Sverige är många, enligt Chien. Här finns en relativt homogen befolkning, intressanta patientregister med högkvalitativa data och ett liberalare regelverk kring embryonala stamceller jämfört med USA. På KI finns en närhet mellan grundforskning och kliniska studier, så kallad translationell forskning, och samverkan med en avancerad läkemedelsindustri.

– Dessutom talar alla engelska, så man behöver inte lära sig svenska, säger han och skrattar.

En blåkopia på hjärtat

Nu står hans eget område, den kardiovaskulära forskningen, inför en helt ny era. Man kan börja kartlägga och förstå hjärtats molekylära mekanismer. Chiens forskning går ut på att ta fram byggnadsritningarna, själva blåkopian, för hjärtat. Sedan lång tid känner man till den yttre strukturen, men nu är det de inre lagren man vill komma åt.

Chien och hans kollegor har upptäckt att det finns tre olika sorters stamceller hos foster som ger upphov till alla celltyper i hjärtats olika delar, såsom hjärtkamrarna, blodkärlsväggarna och bindväven. Nu vill man i detalj ta reda på hur signalvägarna ser ut och hur celltyperna kommunicerar för att hitta till rätt del av hjärtat.

– En sådan detaljerad ritning ger oss information om hur hjärtat är konstruerat. Det innebär också att man öppnar porten till att kunna reparera ett skadat hjärta. Det är som när man ska renovera ett hus. Man måste konsultera ritningarna om renoveringen ska bli lyckad.

Stora skillnader mellan möss och människor

Tidigare har man varit beroende av djurmodeller. Men skillnaderna är stora mellan exempelvis möss och människor. Ett mushjärta skapas på bara 48 timmar, medan det mänskliga hjärtat byggs upp under flera månader. Människans hjärta är tiotusen gånger större än musens och väsentligt mer dynamiskt och komplicerat.

– Det är som att jämföra en cykel och en sportbil, säger Kenneth Chien. Och därför måste vi nu börja studera sportbilen, det vill säga gå över till att börja studera människan som modellsystem.

I Danderyd finns register över tusentals patienter med ärftliga hjärt- och kärlsjukdomar. Det är en unik databas och en guldgruva för forskningen. Man kan använda den genetiska informationen om dessa ovanliga hjärtsjukdomar för att förstå hur cellerna i hjärtat är sammankopplade med varandra. På sikt ger det också möjligheter att ta fram nya behandlingar, som avancerad genterapi, för ovanliga hjärtsjukdomar.

Ett annat forskningsspår går ut på att använda stamcellsteknik. Inom en snar framtid hoppas Chien att det blir möjligt att odla fram hjärtmuskelceller från mänskliga embryonala stamceller. Hjärtmuskelcellerna kan renas med antikroppar och sedan växa till fungerande vävnad i djurmodeller. Vid horisonten skymtar möjligheten att stamcellsterapin kan prövas i försök på människor.

– Hittills har svårigheten varit att kunna styra stamcellerna till att bli precis den typ av hjärtceller som vi önskat oss, i stora mängder och organiserade som fungerande muskelvävnad i det intakta levande hjärtat, berättar Kenneth Chien.

Befintliga celler kan reparera hjärtat

En tredje behandlingsform kan vara att stimulera befintliga celler i hjärtat att själva reparera skadade delar. Normalt uppstår ärr i samband med att hjärtat läker efter en skada. Genom att tillföra rätt kemiska signaler med en teknik som kallas syntetiskt m-RNA skulle man kunna få hjärtstamcellerna att föröka sig i det intakta hjärtat och bilda ny muskelvävnad. Med andra ord: hjärtat läker sig själv genom att uttrycka proteinet direkt i hjärtmuskeln.

– Vi har lyckats med att reparera hjärtan hos möss genom att uttrycka ett protein som styrde cellerna från skadan till att bli fungerande hjärt- och kärlvävnad. Injektionen fick de behandlade mössen att överleva två till tre gånger längre än de som saknade behandling. Nu måste vi ta reda på om motsvarande teknik kan fungera på människa.

De första försöken på människor med syntetiskt m-RNA kan inledas i slutet av 2015, och arbetet sker stegvis. Först görs försök på hud innan man går över till mer vitala organ såsom hjärtat.

Kenneth Chien är entusiastisk över de nya tekniska möjligheterna. Det som för bara ett par år sedan räknades som science fiction tillhör snart forskningens vardag.

– Det är en dröm som förverkligas när vi nu på allvar kan börja förstå hjärtat och utforska framtida behandlingar. Men utan det ekonomiska stödet, som möjliggör högriskforskning till hög avkastning, skulle vi stå oss slätt.

Text Nils Johan Tjärnlund
Bild Magnus Bergström