Under pandemin försöker Katja Petzold arbeta hemifrån så mycket som möjligt. Just den här vårdagen passar det särskilt bra, eftersom sonen är lite krasslig och har stannat hemma från förskolan. 

– Det är en balansgång att vara mamma och samtidigt ta emot nya medarbetare i labbet, säger hon.

I alla vetenskapliga sammanhang pågår en ständig cirkulation av forskare som stannar en tid och sedan söker sig vidare. Katja Petzolds grupp på Karolinska institutet i Solna är inget undantag. Hennes doktorander, postdoktorer och forskare – totalt 15 personer – representerar olika discipliner inom biokemi, farmakologi, molekylärbiologi, kemi och fysik. I nätverket ingår också spetskompetens vid lärosäten i Sverige, Frankrike, Österrike, Sydafrika och USA. Tillsammans försöker de hitta metoder för att visa hur pyttesmå molekyler i levande människoceller reagerar på det som händer i närmiljön.

Struktur och samspel i cellerna

Studier av biologiska strukturer brukar genomföras isolerat in vitro, det vill säga i provrör. 

– Det är ett väldigt förenklat system, som inte ger tillräcklig information för att utveckla bra läkemedel för mänskliga celler, säger Katja Petzold.

Hon utvecklar metoder för att undersöka både struktur och dynamik i levande celler och på så sätt kunna fånga hela processen. Utnämningen till Wallenberg Academy Fellow ger henne möjligheten att ta reda på hur allting samordnas.

”Varje svar som vi hittar leder vidare till nästa fråga. Jag är lyckligt lottad som har en tryggad finansiering och kan fortsätta söka nya svar.”

Katja Petzolds grupp använder kärnmagnetisk resonans, nuclear magnetic resonance, NMR, för att studera strukturerna med en upplösning på atomnivå. NMR fungerar ungefär som MR-kameror, som används för att ställa diagnoser inom sjukvården.

Ribonukleinsyra, RNA, står i centrum för vad som händer i en cell. RNA brukar beskrivas som budbärare för information från gener till proteiner om hur de ska byggas upp. RNA har också andra funktioner. 

MikroRNA är korta, enkelsträngade RNA-molekyler, som finns naturligt i mänskliga celler. De angriper budbärar-RNA för att kontrollera och styra produktionen av proteiner. Antisense-oligonukleotid, ASO, är ett läkemedel som är en annan typ av RNA men fungerar ungefär likadant. Både mikroRNA och ASO kan reglera cancerceller. Mycket är dock okänt om hur ASO kommer in i cellerna och söker upp budbärar-RNA för att styra proteinproduktionen. 

– Vi måste kunna observera processen i levande celler för att utveckla bättre läkemedel. Därför har vi tagit fram en metod som möjliggör studier på atomnivå. När vi vet hur mikroRNA eller ASO interagerar kan vi beskriva när och varför ett budbärar-RNA är kontrollerat. Det kommer att ge oss en grundläggande molekylär förståelse av behandlingen av bland annat cancersjukdomar. 

NMR-tekniken kan också användas för att observera hur olika läkemedel fungerar i levande celler. 

– Vi har ett samarbete med Astra Zeneca för att undersöka vad ett preparat gör i en cell.

Forskarskola redan på högstadiet

Katja Petzold växte upp i forna Östtyskland och var bara nio år när muren föll. I tidiga tonåren började hon på en skola med naturvetenskaplig inriktning. Många av lärarna var disputerade.

– De undervisade inte bara, de fick oss att tänka.

Ändå gick det inte särskilt bra i skolan. Katja Petzold tror att det beror på att hennes minne inte är det allra bästa. Hon kommer ihåg situationer, sammanhang och känslor men inte namn eller årtal. 

– Idag kan jag lita på min intuition, men det kunde jag inte göra som barn. Mina lärare stöttade mig på olika sätt. Jag är mycket tacksam för det.

Hon klarade studenten och ville läsa biokemi men kom inte in på de utbildningar hon drömde om. Till sist tackade hon ja till en reservplats i biokemi och bioteknik vid Martin Luther-universitetet i Halle-Wittenberg. Det blev fyra intensiva år med nästan en tredjedel av utbildningen förlagd till laboratoriemiljö. 

– Jag tycker om att labba. Det motiverade mig att fortsätta.

Andra sommarlovet kände hon att det var dags att söka sig utomlands. Hon skrev till olika lärosäten och fick napp i Umeå. Hon tittade på en karta för att se vart hon skulle åka, men den tyska väderkartan av Europa nådde inte så långt norrut. 

Katja Petzold stortrivdes i Umeå. Hon återvände för att gå masterprogrammet och sedan doktorera. 

– Redan då började jag med den forskning som jag håller på med nu.

I Umeå lärde hon känna sin man, som också var forskare, och gjorde sällskap med honom som postdoktor i Durban, Sydafrika. Efter ett par år vid University of Michigan, USA, kom de tillbaka till Sverige. 

Vill utveckla nya antibiotika

Katja Petzold hoppas att hennes studier med NMR-teknik ska bidra till utvecklingen av nya antibiotika eller andra läkemedel.

– Först måste vi förstå strukturen i levande celler. Man kan jämföra det med urmakarens kunskap om hur en klocka fungerar och alla små delar som krävs för att klockan ska gå. Antibiotika är det som kan stoppa klockan i sjukdomsalstrande celler. När vi förstår processen bättre kan vi skapa bättre antibiotika.

Text Carin Mannberg-Zackari
Bild PetzoldLab, Marcus Marcetic