Fremtidens forskning på legemidler

Lesetid: 3 minutter

Del to av Simulas sommerskole nærmer seg nå slutten. I tre uker har vi arbeidet intensivt med spennende og utfordrende forskningsprosjekter.

Arbeidsoppgavene har vært konkrete, men noe har vist seg å ta lenger tid enn vi først hadde regnet med. Dette er tross alt det første forskningsprosjektet til mange av oss, og veilederne har hatt forståelse for det. Det er viktigere med kvalitet enn kvantitet her.

Prosjektarbeidet på sommerskolen har gitt veldig mye lærdom, men også en del hodebry. Til tider kan det føles som om en er omringet av superflinke mennesker der en selv sliter seg gjennom å forstå tilsynelatende enkle ting. Mange studenter, på alle nivåer, har helt sikkert hatt denne følelsen.

Selvorganisert arbeid

Prosjektet jeg har fått utdelt handler om et spesifikt legemiddel, hvilke effekter det har på hjerterytmen, og hvorfor disse effektene oppstår. Jeg samarbeider med Steffen Docken fra University of California, med veiledning fra Andy Edwards og Aslak Tveito, begge fra Universitetet i Oslo/Simula.

Det var opp til hvert enkelt team å organisere arbeidet. Heldigvis ble Steffen igjen i Norge en ekstra uke slik at vi fikk jobbet sammen det meste av tiden.

Forskning på eksperimentelt legemiddel

Legemiddelet vi skulle se på kalles KN-93 og brukes kun eksperimentelt.

KN-93 er kjent for å regulere aktiviteten til CaMKII. Dette er en type proteinkinase og har innvirkning på strømmen av  kalsiumioner og kaliumioner i mange av kroppens celler. KN-93 endrer altså aktiviteten til CaMKII, som igjen endrer strømmen av kalsium- og kaliumioner ut og inn av cellene.

Så langt er alt greit, men: I innledningsfasen av prosjektet fant vi flere publikasjoner som tydet på at KN-93 også kan blokkere både kalsium- og kaliumkanaler uavhengig av hva som skjer med CaMKII.

Derfor ble oppgaven vår i første omgang å finne ut hvordan KN-93 direkte blokkerer disse kanalene, og implementere dette i en datamodell.

Om mus og mennesker

Vi startet med en modell som beskriver en ventrikulærcelle i en mus. Det vil kanskje virke overraskende på mange at man legger såpass stor vekt på å beskrive hva som skjer i hjertet på en mus, men dette kan vise seg å være svært relevant, også med tanke på å utvikle tilsvarende modeller for celler i mennesker. Noen grunner til dette er at:

  • Det er enklere å validere modellen mot eksperimenter.
  • Cellene kan ligne veldig på menneskers.
  • Matematikken som beskriver ionestrømmen inn og ut av cellene er lik.

Ved hjelp av medisinske eksperimenter, simuleringer og analyse av resultater må vi argumentere for at vi har funnet en riktig beskrivelse av det som foregår. En viktig del av vår oppgave er å tolke og vurdere eksperimentene som er utført i tidligere publikasjoner og sette dem opp mot vår egen modell.

Hvordan modellere effekten av et legemiddel?

Det finnes flere teorier på hvordan man skal legge inn en effekt av et legemiddel på hjerterytmen i en matematisk modell av hjertet. I vårt prosjekt skulle vi legge inn en blokkering av en ionekanal. Enklest mulig kan man si at legemiddelet kommer til å blokkere en like stor andel av strømmen til enhver tid.

Dette er imidlertid ikke alltid tilfellet, og noen legemidler virker ikke på ionestrømmen før mot sluttfasen av et hjerteslag. Det brukes derfor ofte omfattende Markov-modeller for å beskrive om en kanal er åpen eller lukket der dette lar seg gjøre. Slike typer modeller brukes i ekstremt mange sammenhenger, blant annet fysikk, økonomi og baseballanalyse.

Instrumenter i millionklassen

I løpet av de tre ukene har jeg vært flere ganger innom Ullevål sykehus der Andy, veilederen for prosjektet vårt, tilbringer mesteparten av sin tid.

Den første gangen fikk jeg en omvisning på Institutt for eksperimentell medisinsk forskning, og det var virkelig spennende å endelig få se hvordan alle de forskjellige instrumentene ser ut etter kun å ha lest om dem i utallige vitenskapelige publikasjoner. Flere av disse instrumentene koster opp mot en million kroner!

Når det er sagt synes jeg det er veldig bra at vi investerer såpass store summer i godt utstyr til forskning.

Brobygging mellom matematikk og medisin

For å få et godt og dynamisk samarbeid mellom matematikere og leger, er det viktig å utdanne folk som har kunnskap på begge områder. Samarbeidet mellom Simula og Ullevål sykehus kan fungere stimulerende med tanke på dette.

Flere personer fra Simula har også engasjert seg inn mot UiO og opprettet fag der medisin og matematikk står i fokus.

San Diego: sommerskolens høydepunkt

Siste del av sommerskolen holdes i San Diego, med avreise i starten av august. Her treffer vi igjen studentene fra første del av kurset og etter en uke med arbeid og forberedelser, skal vi presentere det vi har jobbet med gjennom sommeren. Dette blir for min del høydepunktet med sommerskolen.

Opplevelser og tanker etter turen vil bli postet i mitt siste innlegg om Simulas sommerskole for i år.