Livets långkok

Det har handlat mycket om arvmassa och gener i år. Den 26 juni presenterade det internationella offentligfinansierade konsortiet Human Genom Project och börsnoterade amerikanska Celera gemensamt en kartläggning av människans arvsmassa.

Vid en presskonferens medverkade USA:s president Bill Clinton som menade att “idag lär vi oss det språk med vilket Gud skapade liv”. Och Storbritanniens premiärminister Tony Blair ansåg att kartläggningen var “en revolution viktigare än upptäckten av antibiotika”.

Andra har jämfört kartläggningen med det amerikanska rymdprojektet, som ledde till att Neil Armstrong 1969 som första människa kunde sätta sin fot på månen, eller 1940-talets Manhattanprojekt, där den nya kärnfysiken utnyttjades för att framställa världens första atombomb.

Mer relevant är att jämföra med det periodiska systemet inom kemin. I mitten på 1800-talet upptäcktes många grundämnen. Kemister och fysiker försökte hitta ett system att ordna alla grundämnen. Ryske kemisten Dmitrij Mendelejev gjorde 1869 en förteckning där ämnen ordnades efter hur mycket deras atomer vägde. Denna uppställning anses vara en av de mest fruktbara systematiseringar av naturvetenskaplig kunskap som någonsin gjorts.

Historiens vingslag kändes i slutet av juni. Kartläggningen av arvsmassan är en stor vetenskaplig bedrift. Den har sysselsatt drygt tusen forskare i tio år. Det bör dock betonas att det som presenterats är ett grovt arbetsutkast. En hel del återstår innan vi vet exakt hur arvsmassan byggs upp av ordningsföljden på de drygt tre miljarder baspar, kemiska ämnen (förkortade A, C, G, T) som sitter två och två tillsammans i DNA-molekylen. Ordningsföljden avgör utseende, talanger, sjukdomar etc.

Vi håller på att få livets kokbok, dock ännu utan ord och meningar, bara en oändlig upprepning av fyra olika bokstäver. Bland alla bokstäverna döljer sig generna. Alla gener är ännu inte identifierade och det är oklart hur många de är och hur de verkar. När vi vet mer ökar möjligheterna att kartlägga och bota sjukdomar.

Vägen till färdiga läkemedel är lång. Det har exempelvis varit känt i elva år att en muterad gen i kromosom nummer sju leder till den svåra sjukdomen cystisk fibros, som medför att den drabbade utvecklar ett abnormt segt slem. De flesta dör i 30-års åldern. Något läkemedel finns ännu inte.

Generna styr tillverkningen av proteinerna, som finns nästan överallt i kroppen och har hand om en mängd livsviktiga funktioner. Proteinerna motsvarar kockarna i livets långkok. De sköter transporten av näringsämnen och nedbrytningsprodukter, ansvarar för försvaret mot främmande ämnen (antikroppar), bygger upp förråd, är katalysatorer för kemiska reaktioner (enzym), har reglerande funktioner (hormoner) etc.

Nästan alla molekyler i kroppen är antingen proteiner eller resultat av ett proteins aktivitet. Ett protein är normalt också målmolekyl för ett läkemedel, som antingen försöker imitera eller motverka proteinet. Världens mest beprövande läkemedel, acetylsalicylsyra (Albyl, Aspirin, Magnecyl), fungerar exempelvis genom att hämma ett protein.

Det finns läkemedel som i sig är proteiner, exempelvis tillväxthormon, epo och insulin. Nackdelen är att de måste sprutas in i kroppen. Molekylerna är stora och i tablettform klarar de inte transporten genom mag/tarmkanalen. De bryts ned innan de kommer fram till de celler som ska påverkas. Vanliga läkemedel görs som små molekyler med uppgift att påverka ett visst protein. Nackdelen är att de inte kan specialskräddas för varje enskild individ. Därför ger de ofta biverkningar, vilket inte är fallet med proteinläkemedlen eftersom de är kroppsegna (om de inte tas på ett felaktigt sätt, exempelvis som dopningsmedel).

Med kartläggningen av arvmassan väntas det bli möjligt för läkemedelsbolagen att kraftigt öka antalet potentiella målmolekyler och kanske på sikt individanpassa nya läkemedel. I dag arbetar branschen med omkring 500 målmolekyler, som kan bli 10.000. Men kunskapen behöver öka om proteinerna, både om deras struktur och funktion. Det blir en krävande uppgift som lär sysselsatta forskare hela 2000-talet. Proteiner är nämligen betydligt mer komplicerade än DNA-molekylen.

Proteinerna är många, kanske en miljon, och formen är invecklad. De har en tredimensionell struktur och byggs upp av en lång tråd av hundratals aminosyror. När sista byggstenen kommit på plats veckar de sig blixtsnabbt och antar sin rätta form. Det finns idag inget sätt att förutse vilken slutlig form ett protein får. Möjligheterna är så enormt många. Ett normalstort protein med omkring 300 aminosyror har så många möjligheter att det motsvaras av talet 10 följt av 49 nollor (enligt Mikael Oliveberg, professor i biokemi, Forskning & Framsteg, nr 6/99).

Det kommer att krävas starka datorer för att kunna räkna på proteinerna. IBM håller på att tillverka en stordator (Blue Gene), som påstås bli 500 gånger snabbare än allt som finns tillgängligt idag. Vi ser hur informationsteknik och bioteknik håller på att växa ihop i det som brukar kallas bioinformatik. IT blir allt viktigare för läkemedelsforskningen.