Pétur Orri Heiðarsson hlýtur risastyrk frá Evrópska rannsóknaráðinu til að bæta endurforritun frumna

Vísindahópur undir forystu Péturs Orra Heiðarssonar, dósents í lífefnafræði við Háskóla Íslands og stjórnarmanns Lífvísindaseturs, hefur fengið 1,5 milljóna evra styrk, jafnvirði rúmlega 200 milljóna króna, frá Evrópska rannsóknaráðinu (ERC) til rannsóknaverkefnis sem miðar að því að að öðlast betri skilning á þeim þáttum sem ráða því hvernig hægt er að breyta einni tegund frumu í aðra. Rannsóknin getur fært með sér gríðarmikil tækifæri við greiningu sjúkdóma, til lyfjaþróunar og persónubundinna læknismeðferða.

Verkefnið ber heitið PIONEER og er því alfarið stýrt við Háskóla Íslands. Það hverfist um tiltekna tegund prótína sem nefnast frumkvöðla-umritunarþættir. Erfðaefni í frumum manna myndar alls kyns byggingareiningar og það aðgengi sem prótín hafa að genum getur ákvarðað þá tegund frumu sem stofnfruma þroskast í. „Prótínin sem nefnast frumkvöðla-umritunarþættir hafa afar sérstaka eiginleika sem gera þeim kleift að opna það erfðaefni sem er lokað og gera þannig gen sem eru mikilvæg í þroskunarferli lífvera aðgengileg á ný. Þessir eiginleikar prótínanna hafa nýlega verið beislaðir til þess að breyta tegund frumu úr einni í aðra. Það er kallað frumuendurforritun og gæti valdið byltingu í frumu- og genameðferðum í læknisfræði,“ útskýrir Pétur en þess má geta að Nóbelsverðlaunin í læknisfræði voru veitt fyrir þessa uppgötvun árið 2012.

Að sögn Péturs er frumuendurforritun hins vegar ekki orðin nógu skilvirk og hefur oft neikvæðar hliðarverkanir sem koma í veg fyrir að hægt sé að fullnýta aðferðina. Úr þessu vilja Pétur og samstarfsfólk bæta í hinu nýja rannsóknarverkefni og munu í rannsóknum sínum einblína á fimm mikilvæga frumkvöðla-umritunarþætti sem allir eru lykilsameindir fyrir frumuendurforritun, þar á meðal til að mynda stofnfrumur og taugafrumur. „Verkefnið felst í því að kortleggja byggingu og hreyfanleika þáttana og þau sameindalegu skref sem þeir nota til að þekkja, binda, og opna erfðaefni. Þegar við höfum gert það munum við hanna stökkbreytingar á frumkvöðla-umritunarþáttunum, bæði til þess að sannreyna niðurstöður og til þess að breyta eiginleikum þeirra á nýstárlegan hátt. Að lokum munum við skoða virkni þeirra í frumum og hvernig stökkbreytt afbrigði frumkvöðla-umritunarþátta standa sig í frumuendurforritun. Þessar tilraunir munu gefa okkur mikilvægar upplýsingar um virkni frumkvöðla-umritunarþátta,“ segir Pétur.

Rannsóknin getur skapað gríðarstór tækifæri í heilbrigðisvísindum

Til þess að geta stundað rannsóknir sem þessar þarf að styðjast við háþróaða smásjártækni en Pétur hefur unnið með hana um langt skeið. Tæknin gegndi m.a. lykilhlutverki í rannsókn sem leiddi hann á slóðir þessarar nýju rannsóknar. „Þegar ég starfaði sem nýdoktor við Háskólann í Zürich komumst við samstarfsfólk mitt að því að ákveðin prótín sem stýra aðgengi að erfðaefni manna eru ómótuð, þ.e. þau hafa ekki stöðuga þrívíða byggingu líkt og mörg prótín. Þessi eiginleiki þeirra var grundvöllurinn að því hvernig þau stjórna byggingu erfðaefnisins. Lykillinn að árangri þeirra rannsókna var að nota háþróaða smásjártækni sem getur numið merki frá stökum sameindum og með þeim gátum við búið til tölvulíkön af hreyfingum þeirra sem gerast hraðar en á einum milljónasta úr sekúndu. Á sama hátt eru frumkvöðla-umritunarþættir að miklu leyti ómótuð prótín og um leið og ég las um þessar stórmerkilegu sameindir vissi ég að sambærileg aðferðafræði gæti verið afar öflug leið til að skilja þær,“ segir Pétur um kveikjuna að rannsókninni.

Almennur ávinningur PIONEER-verkefnisins fyrir vísindin felst að sögn Péturs í að skilja betur grundvallarferla sem stjórna svokallaðri genatjáningu og frumuákvörðunum, þ.e. hvaða ferlar leiða til þess að stofnfruma verður að skilgreindri frumu líkt og hjartafrumu eða taugafrumu. „Samfélagslegi ávinningurinn er áþreifanlegri. Ef okkur tekst að skilja betur virkni þessara þátta þá höfum við stigið mikilvægt skref til þess að bæta frumuendurforritun og gera hana skilvirkari. Þá munu myndast gríðarstór tækifæri á sviðum sjúkdómsgreininga, lyfjaþróunar, endurmyndunar á sködduðum vef og persónubundinna læknismeðferða svo eitthvað sé nefnt,“ segir Pétur.

Skapar í senn nýja þekkingu og ný atvinnutækifæri fyrir vísindafólk

Þetta er í fimmta sinn á síðustu 15 árum sem vísindamenn við Háskóla Íslands hljóta styrk frá Evrópska rannsóknaráðinu. Þeir eru nú veittir í gegnum Horizon Europe rannsóknaáætlun Evrópusambandsins en meginmarkmið ERC er að hvetja til hágæðagrunnrannsókna í Evrópu. Samkeppni um styrki frá ERC er gríðarhörð og hefur Háskóli Íslands lagt sérstaka áherslu á það að afla fleiri slíkra styrkja í nýrri stefnu sinni, HÍ26, en þetta annar styrkurinn sem vísindamenn skólans fá frá ráðinu á þessu ári.

Fjármununina mun Pétur nýta til þess að byggja upp rannsóknahóp sinn, ráða bæði doktorsnema, nýdoktora og annað samstarfsfólk. Því skapar rannsóknin í senn ný atvinnutækifæri fyrir vísindafólk framtíðarinnar og nýja þekkingu sem er mikilvæg fyrir samfélagið. PIONEER-verkefnið verður að mestu unnið undir hatti Raunvísindastofnunar Háskólans en þó í samstarfi við vísindahópa í Danmörku, Sviss, Bandaríkjunum og Nýja-Sjálandi. Ráðgert er að það hefjist eftir áramót. Pétur leitar nú að samstarfsaðilum innan og utan skólans og hvetur áhugasama nemendur og vísindafólk sem vinnur á sama sviði til þess að hafa samband við sig.

Vefsíða rannsóknarhóps Péturs