Kartläggning av proteiner ger svindel

– Drömmen är att enkelt och tydligt kunna visa precis vad som händer i en cell och exakt vilka proteiner som finns i ett prov, säger Lukas Käll, docent från KTH på avdelningen för genteknik på SciLifeLab.

Han har ett förflutet inom datavetenskap och samtidigt ett stort intresse för biologi vilket utmynnade i ett lektorat inom statistisk bioteknologi.

– Programmering inom detta område är väldigt intressant och det har slagit mig många gånger hur smart organiserade cellerna är för att kunna lösa sina komplexa uppgifter – det är djupt fascinerande.

Genom en metod inom proteomiken, masspektrometri, särskiljs och sorteras proteinerna genom att deras massa mäts. Det gör det möjligt att kategorisera, se gängse och avvikande mönster och identifiera dem.

– Varje protein är unikt. För att kunna se mekanismen bakom en sjukdom och för att kunna ta fram en fungerande medicin är protein en nyckelspelare.

Alla celler innehåller samma DNA och likartad information, och kan i princip tillverka likadana proteiner.  Men det är proteinernas arbete inne i cellerna som skapar deras olika uppgifter - som utgör skillnaden mellan till exempel en levercell och en skinncell.

Genom Human Protein Atlas sorteras och kartläggs människans proteiner med hjälp av analyser av 25 000 antikroppar som identifierar mer än 17 000 unika proteiner.

– Man kan säga att det är samma syfte men olika tekniker och metoder för att kartlägga proteiner. Det gör att jag i min forskning har stor användning av HPA, som är ett fantastiskt hjälpmedel och kunskapskälla, för att bekräfta att jag är på rätt spår, säger Lukas Käll.

Han tillägger att HPA också hjälper forskare att bli tydligare i sin problemställning och så att säga finjustera och kalibrera såväl metod som data som man kommit fram till på den egna kammaren mot det gigantiska uppslagsverket över proteiner.

– Min forskning är ju väldigt nischad, säger han och visar en 3D-bild över mass-spectrum.

För en lekman ser det ut som ett grönt månlandskap med höga toppar och oregelbundenheter, men det är egentligen massfördelningen av joner från delar av proteiner.

– Med datorernas hjälp kan vi kartlägga ofantligt stora mängder data och när man tittar på molekylära mekanismer förändrar det ens tillvaro - detaljrikedomen kan ge svindel.

Enskilda proteiner är inte alltid så viktiga utan Lukas Källs intresse riktar sig snarare mot hur de interagerar i en cell.

– För att vara relevant måste du se helheten, vilket blir  möjligt med hjälp av avancerade algoritmer, så kallad maskininlärning, som ger datorn en förmåga att känna igen adekvata mönster.

Ny version av Human Protein Atlas öppnar för utbyte

I mitten av april kom den 15:e versionen av Human Protein Atlas, 13 år efter att arbetet med att bygga banken började.

- För första gången integrerar vi data från en annan atlas. Det är otroligt värdefullt och möjliggör valideringar och jämförelser, säger Mathias Uhlén, som drivit arbetet med HPA, är professor i mikrobiologi på KTH och ansvarig för det nya centret Wallenberg Centre for Protein Research (WCPR) med målet  att utveckla framtidens målstyrda bioläkemedel.

I den nya versionen av atlasen ingår även 1 600 prover från amerikanska GTex.

- Proverna visar en extrem överenskommelse och verifierar varandra. Det är jätteskönt.

Att integrera andra databaser öppnar för erfarenhetsutbyte och forskarnätverkande blir allt viktigare. Dels håller en standardisering och uppbyggnad av en gemensam protein-infrastruktur att ske på EU-nivå inom ramen för European Elixir, dels öppnas för en integrering med ett japanskt institut i december då nästa version av HPA kommer.

- Vårt mål är att uppdatera en gång per år och då kommer versionen sammanfalla med årtalet. Nästa steg är att bygga upp en cellatlas, säger Mathias Uhlén.

Human Protein Atlas innehåller drygt 13 miljoner bilder som visar lokaliseringen av människans proteiner i samtliga större vävander och organ. Databasen har drygt 100 000 besök varje månad.

 I den vetenskapliga tidskriften Molecular Systems Biology finns en jämförelseanalys av HPA och den amerikanska motsvarigheten .

Text: Jill Klackenberg