News & media services

Hon ska bygga en virtuell tarm

2015-06-12

Christel Bergströms forskargrupp ska bygga en experimentanläggning som efterliknar den mänskliga tarmen. Alla data används sedan för att skapa en virtuell tarm i datorn.

Många nya läkemedel är svårlösliga i vatten, vilket också påverkar hur bra de fungerar. Christel Bergström, forskare vid institutionen för farmaci, har fått ERC-anslag till ett internationellt forskningsprojekt om hur olika läkemedel tas upp i tarmen.

Så mycket som 70-90 procent av alla nya läkemedel är svårlösliga i vatten och tas inte så lätt upp i tarmen. Det kan till exempel vara läkemedel mot cancer, Alzheimers sjukdom eller övervikt och fetma.

– En del av de substanser vi jobbar med har 60 gånger lägre löslighet än marmor, säger Christel Bergström.

För att läkemedlet ska nå ut i blodbanan gör man olika ”formuleringar”, som tabletter och kapslar. Men vilken formulering fungerar egentligen bäst för en viss läkemedelssubstans? Här behövs betydligt mer kunskap, menar hon:

– I tarmsaften finns små aggregat som flyter runt och kan hjälpa till att ta upp de svårlösliga molekylerna. De ändrar form, storlek och antal beroende på var i tarmen det är eller om vi har ätit mat eller inte. Och det finns stora individuella skillnader.

Medelvärdet stämmer inte

Tidigare forskning om tarmvätskan bygger på insamlade prover, där tarmvätskan från flera personer har hällts ihop för att få en större volym.

– Då får man ett medelvärde för hur det ser ut i en population. Men det där medelvärdet stämmer egentligen inte för någon. Det vi vill göra är att karakterisera på en individuell nivå och få fram hur den här löslighetskapaciteten i tarmsaft varierar i en population, säger Christel Bergström.

Hon fick nyligen anslag från ERC till ett femårigt forskningsprojekt i samarbete med en forskargrupp i Belgien och en forskargrupp i Australien.

Ny utrustning på plats

När vi träffas har den nya utrustningen precis anlänt till laboratoriet på BMC. Här ska en experimentanläggning byggas upp som efterliknar den mänskliga tarmen. Till exempel varierar det vilken sammansättning tarmsaften har i början av tarmen och i slutet av tarmen. Forskarna ska också studera hur tarmslemhinnans celler absorberar läkemedel genom att utveckla en tarmsaftskammare som kan bryta ned komplexa formuleringar och frisätta läkemedelssubstans till tarmceller som växer på ett filter.

För att lyckas krävs mycket samarbete, både mellan apotekare och teoretiska kemister och mellan de tre forskargrupperna. I Belgien tas prover av tarmsaft från friska individer. Dessa data används sedan i experimenten i laboratorierna i Uppsala och Melbourne. Alla experimentella data kommer att användas av forskarna i Uppsala för att bygga en virtuell tar m med hjälp av olika datorbaserade simuleringsverktyg.

Som att bygga lego

I datorn kan man återskapa olika strukturer i tarmen – som att bygga lego – och när det är klart knappa in läkemedlets struktur, följa dess väg genom tarmen och se hur mycket av läkemedlet som verkligen når ut i blodbanan.

– Nu jobbar vi väldigt grundläggande, men min vision är att med den här virtuella tarmen kunna provköra en ny produkt, få reda på hur den kommer att bete sig absorptionsmässigt och sedan bekräfta det i en humanstudie, säger Christel Bergström.

Hon ser ERC-anslaget som en möjlighet att testa detta i stor skala under fem år, i samarbete mellan olika discipliner och olika länder.

– Det betyder jättemycket att kunna rekrytera flera forskare samtidigt och bygga upp gruppen. ERC:s filosofi är ”friskt vågat hälften vunnet” så det får gärna vara hög risk som i vårt projekt. Vi vet att vi kommer att förflytta forskningsfronten oavsett hur går men att verkligen nå dit vi vill är komplicerat. Det är en stor utmaning.

Var är ni om fem år?

– Då har vi lagt själva grunden och nästa steg kan vara: Hur varierar absorbtionen vid ett visst sjukdomstillstånd, till exempel inflammatorisk tarmsjukdom eller bypassoperation vid övervikt? Hur varierar det mellan en europeisk och en asiatisk population? Det finns mycket man kan jobba vidare med.

Ovanlig forskarprofil

Christel Bergström har en ovanlig forskarprofil, med inriktning både på profilering och på läkemedelskemi. Traditionellt har man forskat fram de bästa formuleringarna och sedan testat att använda dem på olika substanser. Christel Bergström har vänt på det och börjar med den kemiska strukturen hos läkemedlet.

2010 fick hon ett Marie Curie-anslag för internationell meritering för att forska vid Monash University. Under sina två år där arbetade hon med att försöka förutsäga vilka formuleringar som passar en viss molekylstruktur.

– Vi jobbade mycket experimentellt och jag sökte information om vad som händer när tarmsaften blandas med formuleringarna. Men så insåg jag att det inte fanns några svar på mina frågeställningar. Det var starten på det här projektet.

 

---

FAKTA: ERC Starting Grant

I 2014 års utlysning av ERC Starting Grant till unga toppforskare fördelades sammanlagt cirka 485 miljoner euro. Av de 328 beviljade ansökningarna kom två från Uppsala universitet: Christel Bergström, institutionen för farmaci, och Fredrik Swartling, institutionen för immunologi, genetik och patologi. De fick drygt 1,5 miljoner euro vardera.