Science & SciLifeLab Prize for Young Scientists: Ny kunskap om hjärnans signalering kan bana väg för precisionsmedicin

Hjärnan behöver en balans mellan olika signaler för att fungera bra. Ungefär som hur trafikljus styr biltrafiken, har hjärnan signaler som säger "gå" eller "stanna." För att dämpa överaktivitet i hjärnan används en signalsubstans som heter GABA. GABA skickar meddelanden till speciella "mottagare" eller GABA A-receptorer som gör att hjärnan lugnar sig. Men forskare har upptäckt att dessa receptorer är mer komplicerade än man tidigare trott – de kan sättas ihop på många olika sätt, vilket påverkar deras funktion.

Syftet med priset är att uppmärksamma unga, lovande forskare och att belysa vikten av grundforskning. De fyra vinnande bidragen publiceras i Science, och de fyra vinnarna bjuds in till Sverige för att presentera sin forskning och träffa andra ledande forskare inom sitt område. Dessutom får Grand Prize-vinnaren 30 000 USD och de tre kategori-vinnarna belönas med 10 000 USD vardera.

Andrija Sente, en forskare som varit verksam vid Medical Research Council Laboratory of Molecular Biology i Cambridge, och idag jobbar på InstaDeep, tilldelas Grand Prize av Science & SciLifeLab Prize for Young Scientists 2024 för sin essä om forskning på GABA A-receptorer. Priset är en internationell, årlig utmärkelse från SciLifeLab i samarbete med tidskriften Science, som uppmärksammar behovet av att uppmuntra unga talanger tidigt i sin forskarkarriär. Sente får priset för att han genom sin forskning visat att GABA A-receptorer är mycket mer varierade än man tidigare trott, vilket kan hjälpa oss att förstå hur hjärnan fungerar.

Med hjälp av avancerad mikroskopi har Sente visat att GABA A-receptorer består av flera små delar som kan sättas samman på olika vis. Varje unik sammansättning gör att receptorn kan ta emot signaler på ett specifikt sätt, ungefär som att olika nycklar passar i olika lås. Denna variation kan vara avgörande för att hjärnan ska kunna anpassa sina signaler efter olika behov och situationer.

Genom att studera dessa receptorer på en detaljerad nivå, som tidigare inte varit möjligt, har Sente också upptäckt att olika typer av GABA A-receptorer kan finnas i samma nervcell. Det innebär att en och samma cell kan svara på olika typer av signaler samtidigt, beroende på vilken typ av GABA A-receptor som aktiveras. Denna flexibilitet kan spela en avgörande roll för hur hjärnan reagerar på bland annat stress och lugnande medel.

Forskningen kan också få stor betydelse för medicinsk behandling. Läkemedel som används för att behandla ångest och epilepsi riktar sig ofta mot GABA A-receptorer, men eftersom dessa receptorer har så stor variation som Sentes forskning nu visar, kan det leda till nya och mer precisa mediciner som riktar sig till specifika typer av receptorer. Det kan minska biverkningar och göra behandlingen mer effektiv. "För att förbättra behandlingar som riktar sig mot GABA A-receptorer behöver vi verkligen förstå hur dessa receptorer bildas i cellen," säger Sente.

Förutom att bidra till förståelsen för hjärnans signalering har Sentes forskning också visat hur dessa receptorer bildas i cellen. Det visar sig att de olika delarna av receptorerna kanske inte alltid finns i närheten av varandra i cellen, vilket innebär att särskilda mekanismer behövs för att de ska hitta varandra och bilda rätt typ av receptor. Denna process är viktig att förstå för att kunna styra bildandet av specifika receptorer, något som kan bli användbart för framtida läkemedel.

Sentes forskning är aktuell då intresset för att rikta läkemedel mot proteiner kopplade till receptorer snarare än själva receptorerna växer. Sentes forskning kan exempelvis hjälpa till att selektivt förstärka uttrycket av receptorn nikotin-acetylkolin i nervceller, vars sammansättning också styrs genom proteinet NACHO. “En sådan metod kan öppna nya terapeutiska möjligheter för behandling av Parkinsons och Alzheimers sjukdom, där förlust av dessa receptorer har dokumenterats,” säger Sente.

"Science & SciLifeLab Prize for Young Scientists uppmärksammar inte bara exceptionella talanger, utan betonar också vikten av nyfikenhet och strävan efter ny kunskap som drivkraft för upptäckter. Genom sin förmåga att förmedla nya koncept med klarhet och entusiasm är dessa unga forskare inspirerande exempel på hur vetenskapliga framsteg bygger på en vilja att skapa ny kunskap, använda logiskt tänkande och samarbeta," säger SciLifeLabs direktör Jan Ellenberg. "Vi är stolta över att stötta dem när de tar nästa steg i sina karriärer, och vi ser fram emot att se hur deras arbete kommer att inspirera framtida generationer."

Övriga vinnare 2024

- Gabriele Casirati är vinnare inom kategorin cell- och molekylärbiologi för essän “To target, to escape, perchance to cure.” Casirati forskar på immunceller för att förbättra immunterapi inom blodcancer.

- Sabrina Rondeau är vinnare inom kategorin ekologi och miljö med essän “Digging below the surface.” Rondeau studerar hur människans aktiviteter påverkar vilda pollinatörer som bin och humlor.

- Jarrod Shilts är vinnare inom kategorin genomik, proteomik och systembiologi för essän “How to build a human.” Shilts utvecklar nya teknologier för att skapa terapeutiska proteiner för sjukvården.

Science & SciLifeLab Prize for Young Scientists möjliggörs tack vare en donation från Knut and Alice Wallenbergs Stiftelse.