Mitokondrier är människocellens egna kraftverk som omvandlar näring till energi. De har en egen arvsmassa, så kallat mitokondriellt DNA. Det kodar för tretton proteiner, som är nödvändiga för både energiproduktion och ämnesomsättning.

Om stora delar av den genetiska informationen går förlorade kan det ge upphov till olika neuromuskulära symtom och ärftliga sjukdomar, men även orsaka Parkinsons sjukdom.

Sjoerd Wanrooij försöker förstå varför det mitokondriella DNA:t bryts ned.

– Vår forskning kan leda fram till behandlingar vid mitokondriella sjukdomar som orsakas av skador i arvsmassan, säger han.

Undersöker skador i arvsmassan

Sjoerd Wanrooij kom till Umeå universitet i samband med utnämningen till Wallenberg Academy Fellow 2013. Här har han byggt upp en forskargrupp för att undersöka molekylära mekanismer, kopiering och reparation av DNA, i människans mitokondrier. Nu har projektperioden förlängts ytterligare fem år.

– Under den första projektperioden har vi utvecklat flera tekniker för att förstå mekanismerna som orsakar förluster i mitokondriers arvsmassa, förklarar han.

Varje gång en cell eller en mitokondrie delar sig måste det mitokondriella DNA:t kopieras. För det mesta fungerar processen utan bekymmer, men ibland kan cellen bli utsatt för sjukdomsframkallande virus, bakterier eller andra främmande partiklar som stör produktionen.

Sjoerd Wanrooij har upptäckt att det är ett varningstecken om kopieringen börjar gå långsamt. Det kan leda till en deletion, det vill säga en förlust av en eller flera nukleotider från originalsekvensen.

Hans forskargrupp har nyligen visat att DNA-polymeraset PrimPol kan rädda kopieringen genom att få igång produktionen av mitokondrie DNA:t. Det gör ämnet intressant för framtida terapier mot mitokondriella sjukdomar.

– Alla celler utsätts för stress och behöver många olika metoder för att hantera det. Det verkar som att proteinet PrimPol inte behövs under normala förhållanden, men om det uppstår problem i kopieringsprocessen kan proteinet se till att DNA fortsätter att kopieras.

Forskarna i Umeå planerar att återskapa det kritiska skedet av kopieringsprocessen i två typer av experiment för att identifiera exakt hur skadorna uppstår.

Först kommer PrimPol att renas och studeras in vitro, det vill säga i provrör.

– Genom att tillsätta PrimPol till DNA:t kan vi studera kopieringsprocessen in i minsta detalj.

Nästa steg blir att överföra kunskapen till cellodlingsbaserade experiment som efterliknar verkliga scenarier hos patienter med mitokondriella sjukdomar.  

– I provrörsexperimenten lär vi oss massor om cellen, men vet inte hur det fungerar i verkligheten. I cellodlingsexperimenten kan vi studera vad proteinet gör i ett sammanhang.

Vi förväntar oss att en viss mängd eller funktion av PrimPol kommer att förhindra skador i det mitokondriella DNA:t och därigenom motverka utvecklingen av till exempel Parkinsons sjukdom.

Gynnsamt forskningsklimat

För ögonblicket är Sjoerd Wanrooij försjunken i ett manus som ska skickas till en vetenskaplig tidskrift för bedömning. Alltid finns det någon formulering som kan förbättras, någon faktauppgift som kan läggas till eller dras ifrån.

I likhet med andra forskare har Sjoerd Wanrooij inte kunnat åka till vetenskapliga konferenser under pandemin. Det har fått honom att längta efter sin hemstad Amsterdam – trots att han stortrivs i Umeå. Här tar det bara ett par minuter att köra från centrum till grönområden utanför stan, människor är snälla och tempot är lugnt.

Framförallt uppskattar han det svenska forskarsamhället som är välorganiserat, uppmuntrar till oberoende och ställer realistiska krav. Stora finansiärer förstår att forskare måste få ta risker.

“Det bästa med den långsiktiga finansieringen är att mina begåvade medarbetare får tryggheten att forska och utveckla sina projekt i många år.”

– Ett forskningsprojekt kan bjuda på större utmaningar än man kan räkna ut på förhand. Vetenskap handlar till 99 procent om misslyckanden och 1 procent av framgångar. Men man kan lära sig mycket av ett nederlag.

Han berättar som exempel om en studie som han först hade tänkt slänga i papperskorgen, eftersom resultatet inte blev som förväntat. Men så tittade han på siffrorna ett varv till och såg att de var informativa ur en annan synvinkel.

På institutionen för medicinsk kemi och biofysik ingår han i en sammanslutning med ytterligare ett tiotal olika forskargrupper.

– På större universitet vet du inte ens vad din granne jobbar med, men här har jag samarbetat med fyra, fem olika grupper på min egen arbetsplats.

Ofta rådfrågar han sin hustru Paulina Wanrooij, med egen grupp som också forskar om mitokondriellt DNA.  Själv har han just nu åtta medarbetare plus en masterstudent.

– Det är ett stort privilegium att få vara ledare, trots att det nästan är ett heltidsjobb.

Text Carin Mannberg-Zackari
Bild Gorazd Stojkovič