Protein-jamsession

Hvad har udvikling af vacciner og en musisk jamsession til fælles? 
Mere end man skulle tro, siger biomediciner og musiker Kasper Haldrup Björnsson.  

“Ja, nogle gange er forskningen som en jam. Man sidder ikke og slår én takt ad gangen, men det kører bare rundt, man leger lidt, og på et eller andet tidspunkt finder det en form,” fortæller han. 

Processen, han hentyder til, er den del af vaccineudviklingen, som består i at designe et protein, som stimulerer produktionen af de rette antistoffer, der kan neutralisere sygdommen, hvis den skulle komme.  

Kasper Björnsson har netop forsvaret sit ph.d.-projekt, som han har givet den populære titel ‘Malaria under lup – hvordan elektronmikroskopi kan afsløre våbenkapløbet mellem parasit og menneske’.  

Våbenkapløbet handler i grove træk om, at malariaparasitten bruger det, han kalder et ‘proteinspyd’ til at få adgang til de røde blodlegemer, som den fortærer og ødelægger. Modtrækket er at træne immunforsvaret til at reagere med en type antistoffer, der angriber og neutralisere malariaproteinet.  

Og her spiller det en afgørende rolle, at man med moderne elektronmikroskoper er i stand til at se, hvordan antistoffer rammer malariaproteinet. Og den viden giver ham mulighed for at modificere proteinet i et nyt design, der får kroppen til at producere disse antistoffer, når man bliver vaccineret med proteinet. 

AI gør det meget nemmere

Det, der er med til at gøre vaccineudviklingen til en leg, er i høj grad de AI-drevne computerværktøjer. For det viser sig, at modeller, der er opbygget på samme måde som AI-billedgenereringsprogrammer, er særdeles gode til at regne ud, hvordan et protein ser ud og kan modificeres.  

“Det har tidligere været virkelig komplekst at rationalisere sig frem til spillereglerne for, hvordan et protein ser ud eller opfører sig. Og med neurale netværks indtog ind i den verden har man langt hen ad vejen givet slip på en rationel forståelse, og i stedet læner man sig op ad, at neurale netværk er helt sindssygt dygtige til at gennemskue mønstre,” fortæller han. 

Og derfor kan Kasper Björnsson sidde i lænestolen med sin pc og få billedgenereringsprogrammer til at komme med gode proteindesignforslag. 

“Et program som Midjourney er i stand til at forestille sig nye ting baseret på en prompt, man giver den. For eksempel hvis du gerne vil se et billede af Mona Lisa med hanekam. Og modeller bygget op på samme måde kan gøre det samme omkring proteiner og få den til at lave noget, der ligner proteiner og fungerer i virkeligheden.” 

Det er rækkefølgen af forskellige aminosyrer, der afgør, hvordan proteinet ser ud. Og ved at kende den rækkefølge – aminosyresekvensen – kan Kasper Björnsson efterfølgende bestille dna, som man kan bruge til at få gærceller til at gro proteiner med det designede udseende. 

Skær elefanten i bidder

Så vidt det sjove, så kommer det kedelige. For hvordan virker proteinet så? Det finder man ud af med gode, gammeldags laboratorietest. 

“Det tager så sindssygt lang tid. Bleerne skal jo skiftes, ikke? Der er altid den gulerod i enden, at man får svar på, om ens idé virkede eller ej. Nogle gange er der bare lidt langt derhen.”  

Overordnet kan man sige om Kasper Björnssons ph.d.-projekt, at han ikke kom hele vejen i forhold til at udvikle det perfekte vaccineprotein, men et stykke videre. 

“Ratioen mellem de neutraliserende antistoffer, vi skal bruge, og de ikkeneutraliserende antistoffer er blevet bedre. Så det er et skridt på vejen,” siger han. 

Men sådan er det med forskning, ikke mindst for en ph.d.-studerende. Man lægger sine brikker i et stort puslespil, som Kasper Björnsson selv formulerer det, og hen ad vejen justerer man sit syn på, hvor mange brikker man kan nå. 

“Udfordringen som ph.d.-studerende er nok det med, at man fra starten af projektet står med hele den her store elefant, der skal spises. Man kan godt blive modløs, når man ser, hvor meget arbejde der ligger foran en. Lidt som at starte en vandretur, hvor du fra starten kan se den bjergtop, du skal op på. Men man lærer lige så stille at lade være med at se for langt ad gangen i for høj detaljegrad. Man skærer elefanten op i bidder.” 

Alting er klarere i -170 grader

Som nævnt har elektronmikroskopien været et helt afgørende redskab for Kasper Björnssons forskning i malariavaccine. Og for at dygtiggøre sig i den teknik rejste han med sine prøver under armen til USA for at tage et halvt års forskningsudveksling på Scripps Research Institute i Californien, som er et af verdens førende centre for elektronmikroskopi. 

Mikroskopet, Kasper Björnsson brugte til at undersøge malariaproteinerne, var et kryoelektronmikroskop, hvor objektet køles ned til -170 grader. 

“Molekylerne bevæger sig meget hurtigt, hvilket giver et sløret billede. Men jo koldere, jo mindre bevægelse. Så man skal have vanter på og sikkerhedsbriller.” 

Det at få blodprøver ind i USA er i øvrigt ikke så enkelt. 

“Det kræver utallige tilladelser, også omkring selv transporten. Prøverne skal jo ligge på frys hele vejen, og de bliver ødelagt, hvis de tør op. Så der var en forfærdelig masse bureaukrati og praktikaliteter, som først skulle gå op,” fortæller han. 

Men det var umagen værd – både for forskningsprojektet og personligt for Kasper Björnsson. 

“Når man kommer til sådan et laboratorium med 30-40 mennesker, der alle sammen beskæftiger sig med den her teknologi og lever og ånder for det hver dag, så er man lidt som en tør svamp, der bare suger ekspertise til sig. Det var både enormt sjovt, hårdt og enormt effektivt til at lære nye metoder.” 

Musik og forskning i samme dur

I Kasper Björnssons lille Østerbro-lejlighed, lige over for Østre Gasværk, domineres stuen af en delikat samling af guitarer. Musikken er hans andet talent og store interesse, og som musiker har han både en pladeindspilning og mange koncerter bag sig. En overgang overvejede han, om det var musiker og ikke forsker, der skulle stå på visitkortet.  

“Begge dele var spændende. Det var skidesjovt at stå på en scene og optræde. Men på et tidspunkt gik det op for mig, at hvis man skulle gøre det hver aften, så ville stjernestøvet ligesom gå af det.” 
Så i dag er guitarerne kun til hygge og hobby. Men kreativiteten har han rigelig brug for i sit professionelle liv. 

“Det er sjovt, hvor meget musik og forskning minder om hinanden. De fleste betragter musik som et kreativt fag og forskning som tørt og teoretisk. Men ligesom i musik, hvor du kun kan skabe nyt ved at have et kartotek af sange, du elsker og har lært at spille, kan man kun lave god forskning ved at lade sig inspirere af det, andre har lavet. Kreativiteten handler om at sætte noget sammen på nye måder og give det dit eget touch.”  

Kasper Björnsson er efter sit ph.d.-projekt blevet ansat som postdoc på Institut for Bioteknologi og Biomedicin på Danmarks Tekniske Universitet.