Program: Regenerativ medicin

Genteknologiskt stärkta T-celler för regenerativ cancerbehandling
Anslag: 5 000 000 kr

Projektets målsättning är att etablera T-cellsterapi för cancerbehandling i Sverige. T-cellsterapier visar stora framsteg runt om i världen. Vid Uppsala universitet har ett antal patienter med cancerformen malignt melanom redan behandlats med T-cellsterapi.

T-celler tillhör vårt immunförsvar och har i uppgift att avlägsna virusinfekterade eller transformerade (cancer) celler. Cancerceller kan dock utsöndra immunhämmande substanser vilket gör att T-cellerna stängs av. Detta försvårar dagens T-cellsterapier avsevärt.

I detta projekt arbetar man under hypotesen att T-celler med genteknik kan förändras så att de kan överleva och döda cancerceller trots immunhämningen. Från ett vanligt blodprov kan man rena fram T-celler och behandla dem med genterapi i odlingsskålar.

Genterapin består av genetiska vektorer som bär med sig stimulerande gener in i T-cellerna. T-cellerna tar emot generna och börjar tillverka proteiner som i sin tur hjälper T-cellerna att dels känna igen cancercellerna och dels förbli aktiverade trots de immunhämmande substanserna som utsöndras i cancerområdet. T-celler som behandlats med genteknik kan döda 50–80 procent av alla cancerceller i en odlingsskål inom 1 timme.

Projektet vill nu etablera kliniska odlingsprotokoll för att kunna starta kliniska prövningar med genbehandlade T-celler på människor med cancer.

Fotnot: En T-cell är en cell som genomgår en mognadsfas i thymus, ett organ i immunförsvaret.

Angelica Loskog, Uppsala universitet
angelica.loskog@klinimm.uu.se

Nya strategier för regeneration av hjärnan
Anslag: 6 000 000 kr

Projektets syfte är att förstå vilka mekanismer som förhindrar nybildningen av nervceller och identifiera sätt som kan få stamceller att ge upphov till nya nervceller i de delar av hjärnan där nybildning av nervceller normalt inte sker.

Projektet föreslår unika jämförande studier på molekylär och cellulär nivå mellan däggdjur och salamandrar. Salamandrar utgör en perfekt jämförande modell eftersom nybildning av nervceller är lika begränsad hos dem som hos däggdjur normalt, men salamandrar ersätter alla förlorade nervceller efter skador eller om man modellerar neurodegenerativa sjukdomar hos dem som till exempel Parkinsons sjukdom.

Projektet förväntar sig att de jämförande studierna kommer att avslöja unika mekanismer hos salamandrar som inte längre är aktiva eller är aktivt blockerade hos däggdjur inklusive människan. Den nya kunskapen kan ge förklaringar till varför människan har förlorat förmågan att nämnvärt reparera hjärnan och kan leda till nya behandlingsmetoder hos patienter med neurologiska skador eller sjukdomar.

Jonas Frisén, Karolinska Institutet
jonas.frisen@ki.se

Generering av stora mängder oocyter från primordiala folliklar för utveckling av patientspecifika stamceller
Anslag: 5 000 000 kr

Etablering av patientspecifika pluripotenta humana embryonala stamcellslinjer med hjälp av somatisk cellkärnöverföring är en viktig utmaning för regenerativ medicin. Det största hindret har varit att det är så svårt att få tillräckligt många mogna mänskliga ägg för detta ändamål.

I nära samarbete mellan Outi Hovattas grupp vid Karolinska Institutet och Kui Lius grupp vid Umeå Universitet kombinerar nu vår ledande expertis humana embryonala stamceller och äggceller för att generera stora mängder mogna humana ägg från den rikaste källan som är primordiala äggcellsblåsor. Projektet använder PTEN-hämmare, som upptäcktes aktivera äggcellsblåsorna av Kui Lius grupp (Reddy et al. Science 2008). Projektet vill sedan etablera patientspecifika stamcellslinjer med hjälp av somatisk cellkärnöverföring och partenogenetisk aktivering av äggen. Tekniken för derivering av humana embryonala stamcellslinjer är väl etablerad vid Outi Hovattas laboratorium, där över 30 stamcellslinjer har deriverats. De hör alla till EU-stamcellsregistret (EU hESC Registry), och 10 av dem har accepterats av EU-kommissionen för användning vid EU-projekten.

Projektet ser fram mot att med hjälp av denna metodik etablera patientspecifika stamcellslinjer med somatisk kärnöverföring till humana ägg som rutinteknik. Den här metoden kommer att vara ytterst viktig för regenerativa kliniker genom att erbjuda individualiserade pluripotenta celler.

Kui Liu, Göteborgs universitet
kui.liu@cmb.gu.se

Cellterapi för att förhindra utveckling av typ 1-diabetes
Anslag: 5 000 000 kr

Typ 1-diabetes är den vanligast förekommande kroniska åkomman hos barn för vilken det idag saknas botemedel. Sjukdomen är associerad med allvarliga följdeffekter som blindhet, kronisk njursvikt, hjärt-kärlsjukdom och förtida död. Den innebär ofta en sänkt livskvalitet hos patienterna och är förenad med enorma socioekonomiska kostnader.

Forskningsplanen kombinerar experimentella och kliniska studier av cellbaserad terapi, som gemensamt syftar till att förhindra utveckling av typ 1-diabetes och bota uppkommen sjukdom. En klinisk interventionsstudie där patienter med nydebuterad typ 1-diabetes behandlas med kroppsegna mesenkymala stamceller ska genomföras. Denna behandling kan ge möjlighet att stanna upp sjukdomsutvecklingen med förstörelse av insulinproducerande betaceller vid debut, vilket innebär att patienten kan klara sig utan eller med begränsad insulinbehandling.

I experimentella studier i djur har projektet tidigare sett att neuralliststamceller eller blodkärlsceller i den insulinproducerande vävnaden genom stimulering kan få betaceller att dela sig och bli fler.

Kroppsegna neuralliststamceller från hud för transplantation och stimulerade blodkärlsceller i insulinproducerande vävnad kommer nu att studeras för att få även mänskliga beta-celler att dela sig och bli fler i syfte att helt återställa patienternas glukostolerans. Arbetet bygger på ett multidisciplinärt samarbete av forskare med såväl experimentell som klinisk bakgrund.

Per-Ola Carlsson, Uppsala universitet
Per-Ola.Carlsson@mcb.uu.se

Nya strategier för regeneration i hjärnan efter stroke – från laboratoriet till patienten till den friska individen
Anslag: 5 000 000 kr

Målsättningen med projektet är att utveckla strategier och principer för förbättrad regeneration och funktionsåterkomst efter stroke och andra hjärnskador genom individuellt utformade program bestående av multimodal stimulering, fysisk aktivitet och annan plasticitetsbefrämjande behandling.

Koncepten baseras på ny kunskap om strukturell och funktionell omformning av hjärnan, vilket utgör grund för inlärning, adaptation och återhämtning efter hjärnskada. Projektets mål är att undersöka och kartlägga viktiga biologiska markörer samt kvalitativa och kvantitativa komponenter i program och miljöer som stimulerar läkning och funktionsåterkomst i hjärnan. De prekliniska studierna inriktas mot ökad förståelse av vissa cellulära och molekylära mekanismer som kan utgöra bas för positiva effekter av multimodal stimulans och fysisk aktivitet på hjärnans plastiska och läkande processer. Dessa inkluderar fördjupade studier av astrocyternas kontrollfunktioner i funktionella neurala nätverk, angiogenes och immunmodulering.

Genom dessa studier bidrar projektet till att skapa den grundläggande kunskapsgrund som behövs för förbättrad primärprevention och mer effektiva rehabiliteringsprogram efter skada och sjukdom i hjärnan samt sekundärprevention efter sådana tillstånd. Mer effektiv och kunskapsbaserad intervention kommer att leda till minskat lidande för den enskilde och långsiktigt stora samhällsbesparingar.

Milos Pekny, Göteborgs universitet
milos.pekny@neuro.gu.se

Regenerativ medicin i ortopedin
Anslag: 5 000 000 kr

De flesta svenskar kommer någon gång att få en fraktur, oftast vid hög ålder, då den långa och smärtsamma läkningsperioden kan beröva patienten livsglädjen för gott. Avsikten med detta projekt är att utveckla möjligheterna att använda modern regenerativ medicin inom ortopedin. Nyligen var man först med att kunna förkorta läkningstiden med ett läkemedel (PTH) och flera andra läkemedel är under utveckling. För att kunna utnyttja den fulla potentialen av dessa nya möjligheter effektivt måste vi ha bättre kunskaper om frakturläkningens biologi.

Genom avancerad cellsortering vill projektet rena fram olika typer av stamceller i den tidiga läkningsfasen i benmärgen och karakterisera genuttrycket i olika subpopulationer. På så sätt vill man hitta de celltyper som svarar på farmakologisk stimulering eller mekaniska stimuli. Nyligen har man isolerat en sorts stamcell med extrem tillväxtförmåga. Projektet tror att dessa celler har betydelse för frakturläkning, och ska studera detta med genmodifierade musstammar, där dessa celler markeras och kan kontrolleras.

Projektet kombinerar "klassisk" frakturbiologi med stamcellsforskningens och kommer att ge insikter som kanske kan möjliggöra rationell läkemedelsbehandling för att förkorta läkningstiden och förhindra komplikationer. Dessutom kan den ge möjligheter för stamcellstransplantationer till svårläkta frakturer, något som vore av stor betydelse för sjukvården och patienterna.

Per Aspenberg, Linköpings universitet
per.aspenberg@liu.se

Funktionell integration av transplanterade humana iPS-celler för att regenerera hjärnan vid Parkinsons sjukdom och epilepsi
Anslag: 5 000 000 kr

Mänskliga inducerade pluripotenta stamceller (iPS) som kan tillverkas från patientens egna mogna celler, till exempel från huden, omprogrammeras i ett provrör och återförs till patienten för att ersätta de förlorade cellerna i det sjuka organet, till exempel degenererade nervceller i hjärnan. På grund av avsaknad av immunologisk avstötning efter sådan självtransplantation ger iPS-celler helt nya möjligheter för regenerativ medicin med unik potential att använda patientens egna celler.

Vid Parkinsons sjukdom (PD) och epilepsi dör de specifika nervceller som producerar signalmolekylerna dopamin (DA) och GABA. Transplantation av celler som producerar dessa molekyler har visat sig kunna motverka symtomen vid respektive sjukdom. Därför skulle transplantation av iPS-celler som producerar DA eller GABA kunna utvecklas till en mycket lovande metod för behandling av PD och epilepsi. Kunskapen är emellertid mycket begränsad när det gäller hur viktig funktionell integration av de transplanterade cellerna, särskilt de mänskliga iPS-cellerna, är för symtomlindring, främst på grund av tekniska begränsningar.

Projektet kommer att studera detta med innovativa metoder som använder ljuskänsliga proteiner från bakterier som introducerats i de transplanterade iPS-cellerna. Detta möjliggör aktivering och hämning av dessa celler med ljus, och dessutom reglering av DA eller GABA-frisättning från dessa celler för att optimera funktionell återhämtning.

Merab Kokaia, Lunds universitet
Merab.Kokaia@med.lu.se

Biomaterial – Förbättrade strategier att reparera skadade hjärtan
Anslag: 5 000 000 kr

Trots att systematiskt forskningsarbete både i klinik och på laboratorium har gjort stora framsteg gällande såväl preventivt arbete som behandling av hjärtsjukdomar, så fortsätter dessa att vara en ledande orsak till tidig död och grava handikapp.

De skador som uppstår på hjärtats muskel vid en infarkt blir ofta permanenta vilket ger en nedsatt hjärtfunktion. Det vore således ett stort framsteg om man kunde utveckla metoder för att återskapa hjärtmuskeln på så sätt att funktionen återfås. Även om man i tidiga studier trodde sig kunna få nybildande av hjärtmuskelceller från stamceller har det visat sig att de positiva effekterna snarast beror på en ökad kärlbildning i det skadade området.

Projektet avser att använda en kombination av biomaterial och cellbaserad terapi för att bromsa destruktiva inflammatoriska förlopp, men även för att öka blodkärlsformation i det skadade området. Biomaterialens primära roll är att skydda de celler som tillförs den skadade hjärtmuskeln för att de ska kunna utföra sina uppgifter på bästa sätt. För att genomföra detta har man utvecklat avancerade musmodeller, möjligheter att rena upp och utveckla celler i laboratoriet samt möjligheter att genomföra samma typ av arbete på mänskliga celler.

Vidare har ett samarbete skapats mellan kliniskt aktiva läkare och grundforskare som alla besitter unik kompetens. Detta är essentiellt för ett lyckat projekt och för att denna kunskap ska komma patienter tillgodo på bästa sätt.

May Griffith, Linköpings universitet
May.Griffith@liu.se

Regenerativ behandling efter infarkt i hjärna och hjärta
Anslag: 6 000 000 kr

Hjärtinfarkt och blodpropp i hjärnan, så kallad stroke, uppvisar liknande skademekanismer, riskfaktorer och faktorer som påverkar funktionell återkomst och återinsjuknande. Båda sjukdomarna orsakas av otillräckligt blodflöde som leder till att nervceller och hjärtmuskelceller dör direkt eller på grund av efterföljande inflammation. Hjärnan och hjärtat på vuxna har en viss men otillräcklig självläkande förmåga genom nybildning av nerv- och hjärtmuskelceller från de egna stamcellerna.

Nerv- och hjärtmuskelceller kan också tillverkas från embryonala stamceller (ES), tagna från befruktade ägg och från hudceller, så kallade fibroblaster, som omprogrammerats till inducerade pluripotenta stamceller (iPS).

Projektet kommer att studera hur nerv- och hjärtmuskelceller som genererats från egna stamceller, eller från ES- och iPS-celler och sedan transplanteras, kan regenerera hjärna och hjärta och förbättra funktion i djurmodeller av stroke och hjärtinfarkt. Hjärtfunktion undersöks med ultraljud och hjärnfunktion med elektrofysiologi och beteendetester. Projektet kommer särskilt att studera betydelsen av inflammationen efter skadan och hur denna ska påverkas för att maximera regeneration och funktionell återkomst.

Med hjälp av avancerade imaging-tekniker kommer man att följa vad som händer med stamcellerna och de nybildade nerv- och hjärtmuskelcellerna. Målsättningen är att projektet ska leda till ett prekliniskt protokoll för regenerativ behandling på patienter med hjärtinfarkt eller stroke.

Zaal Kokaia, Lunds universitet
Zaal.Kokaia@med.lu.se

Etablering och differentiering av humana stamceller med lamininproteiner
Anslag: 4 000 000 kr

Cellterapi är ett nytt lovande terapiområde där humana stamceller utnyttjas för utveckling av vävnadsspecifika celler för behandling av ärftliga och förvärvade sjukdomar (till exempel typ 1-diabetes, Parkinson, ryggmärgsskador, hjärtinfarkt, muskeldystrofi). Det finns dock flera olösta problem för denna terapimetod:
1. Humana stamceller är svåra att odla in vitro och deras differentiering är svår att kontrollera;
2. Det är brist på biologiskt relevanta material att odla stamceller på;
3. Det fattas helt kemiskt definierade odlingsmiljöer och cellodlingsmaterial som är rena från djursubstanser.

Projektet har klonat de gener som möjliggör framställning av de 15 olika humana basalmembranproteiner, Lamininer, som fostrets/kroppens celler normalt producerar under utveckling till olika celltyper. I en ny "genombrottsartikel" har man visat att en enda laminintyp räcker för expansion av odifferentierade stamceller (Nature Biotechnology, 2010) och utvecklat den första kemiskt definierade och djursubstansfria miljön för odling av humana stamceller. Nyare resultat visar också att olika lamininer differentierar stamcellerna till olika celltyper.

Projektet planerar att studera mekanismerna för hur lamininerna differentierar stamceller och använder dem tillsammans med olika tillväxtfaktorer för att skapa kontrollbara "pathways" för celldifferentiering för framtida cellterapiändamål. Projektet är helt unikt och innovativt och det kan ha stor betydelse för utvecklingen av human stamcellsterapi.

Karl Tryggvason, Karolinska Institutet
karl.tryggvason@ki.se

Funktionella konsekvenser av ålder för inducerade pluripotenta stamceller
Anslag: 5 000 000 kr

Incidensen av åldersrelaterade sjukdomar, vilka inkluderar våra numera vanligaste folksjukdomar såsom hjärt-/kärlsjukdomar, diabetes och cancer, har ökat dramatiskt i takt med att medicinsk utveckling drivit ökningar i genomsnittlig livslängd. Det kan förutspås att framtida terapier baserade på regenerativ medicin kommer ha ett särskilt värde för att hindra eller korrigera dessa sjukdomar. En särskilt lovande källa för de celler som är nödvändiga för cellbaserade regenerativa strategier representeras av inducerade pluripotenta stamceller (iPSC). Dessa kan göras patientspecifika genom reprogrammering av kroppsegna celler. Lite information finns i dagsläget tillgänglig om hur ålder påverkar generering och funktion av iPSC.

Projektet avser generera och karaktärisera iPSC från människor i olika åldrar. Parallella studier kommer utföras med musmodeller, vilka möjliggör en utvärdering av hur ålder påverkar den regenerativa potentialen av iPSC i en intakt organism. Ett särskilt fokus kommer vara inriktat på blodsystemet, där ett flertal åldersrelaterade förändringar bidrar till ökad infektionsbenägenhet, utveckling av anemi liksom en dramatisk ökning av olika typer av leukemier.

Projektet avser bidra till kunskapsutveckling inom detta nya forskningsområde, vilket får anses kritiskt då de flesta patienter tilltänkta för iPSC-baserade terapier kommer vara äldre.

David Bryder, Lunds universitet
David.Bryder@med.lu.se