Forskning avslöjar hur effekter av kemikalier kan ärvas i generationer
”Toxikologi för livet” står det på Oskar Karlssons forskargrupps hemsida. ”Vår uppgift är att skydda dig!” Med 350 000 kemikalier på marknaden, är det ingen lätt uppgift, även om man är forskare. Och siffran är troligen i underkant.
Vi behöver ändra vårt synsätt och till fullo inse att människors hälsa är nära kopplad till vår planets hälsa och sedan anpassa våra samhällen därefter, säger Oskar Karlsson, forskningsledare vid Institutionen för miljövetenskap, Stockholms universitet och Scilifelab.
Kartlägger hoten mot hälsan
Forskargruppen, som består av tolv forskare från olika delar av världen kombinerar experimentella modellsystem, datorberäkningar och avancerad teknik med epidemiologisk forskning för att studera hur miljöföroreningar så som hormonstörande kemikalier, bekämpningsmedel, metaller, luftföroreningar och läkemedel kan påverka djurs och människors hälsa.
– Vi blir mer och mer beroende av konstgjorda kemikalier, samtidigt som vi vet alldeles för lite om deras negativa effekter. Det är ett stort hot mot både djurlivet och oss människor. Miljöföroreningar spelar en viktig roll i den pågående utrotningen av arter i världen. Exponeringen för luftföroreningar och kemikalier är också en viktig riskfaktor för en stor del av våra mänskliga sjukdomar, säger Oskar Karlsson.
Effekter av exponering förs vidare i generationer
Han vet. De senaste åren har han med finansiering från Europeiska forskningsrådet kartlagt hur effekter av exponering för kemikalier i miljön fortplantar sig från pappor till barn och sedan vidare till barnbarnen. Något som inte har varit känt tidigare. Effekterna förs över lagrade i spermiens cellvävnader, innan barnet ens har börjat växa. Vid befruktningen levererar könscellerna inte bara genetiskt materialet för att bilda ett embryo, utan också så kallad epigenetisk information som speglar båda föräldrarnas exponeringar för gifter bakåt i tiden.
– Riskerna när det gäller pappans exponering har varit väldigt nonchalerade. Fokus har alltid mera legat på hur mammans exponering för giftiga ämnen under graviditeten påverkat fostret. En hälsosam livsstil och livsmiljö för framtida pappor, inte bara för mammor, är med andra ord viktigare än vi tidigare har förstått, säger Oskar Karlsson.
Metabola systemet och immunsystemet
Det gruppen tittar på är bland annat effekterna på det metabola systemet, det vill säga hur vi tillgodogör oss mat. Om man är tjock, eller smal, men också diabetes och andra metabola sjukdomar. De undersöker även hur immunsystemet påverkas.
– Ett förändrat immunförsvar kan tex öka risken för allergier och reumatism, så kallade autoimmuna sjukdomar där kroppen angriper sig själv. Eller om vi som individer får bra effekt av vacciner. Det kan också leda till ökad risk för cancer.
Epigeniskt arv i fokus
Det så kallade epigeniska arvet och hur det fungerar kopplat till exponeringen för kemikalier är lite av Oskar Karlssons gärning inom forskningen. Det är det han ägnar sig åt i huvudsak och som han planerar att fortsätta jobba med genom hela sin forskarkarriär.
– Epigenetiskt arv är spännande eftersom det inte bara handlar om arv. Det finns en evolutionär aspekt i begreppet. Det kan vara så att det finns ett system hos däggdjur som kan anpassa sig snabbare till förändringar i miljön. Evolutionärt skulle det kunna ge fördelar. Men i den miljö vi idag lever i skulle det istället kunna leda till att dina barn, eller dina barnbarn får sämre grundförutsättningar. Till exempel kan det metabola systemet eller immunsystemet ändras eller så kan det komma till sjukdomar som inte fanns i arvsmassan.
Direkta effekter av kemikalier
Förutom det epigeniska arvet studerar forskargruppen också andra frågeställningar inom så kallad molekylär toxikologi. Målet är att förstå mer om hur miljön och framför allt kemikalierna påverkar vår hälsa.
– Det handlar mer om direkta effekter. Vi studerar bland annat vilken potential kemikalierna har att påverka vårt endokrina system, det vill säga hormonerna som reglerar många viktiga kroppsfunktioner. Framför allt hur kemikalierna påverkar testosteron och östrogen. Det kan man studera i celler odlade i labbet.
Nya metoder utan djurförsök
Gruppen utvecklar också nya typer av tester, där man inte längre måste göra försök på djur.
– Vi använder istället cellmodeller där vi sätter upp och utvecklar metoder baserade på stamceller från människor. Det är hudceller som doneras av människor till forskning, som sedan görs om till stamceller, innan de kan stimuleras att bilda många olika celltyper. Cellerna kan till och med bilda små miniorgan som liknar mänskliga organ. Det fina med det är att man skulle kunna ta celler från många individer och studera dem i samband med olika sjukdomar och större exponering för kemikalier, för att ta reda på så mycket som möjligt från ett mekanistiskt perspektiv.
Vad har du för mål med din forskning?
– Jag vill bidra till ett förbättrat kunskapsläge när det gäller hur miljön påverkar människors och djurs hälsa. Men jag vill också förbättra möjligheten att testa kemikalier så att det i sin tur leder till förbud av farliga kemikalier och att vi i förlängningen kan få bort dem från marknaden.
För en farmaceut och toxikolog handlar det också om glädjen i att bara få studera hur något fungerar i detalj.
– Om man förstår hur något kan vara farligt kan man även förstå hur det kan bli mindre farligt. I miljön kanske man ska plocka bort farliga kemikalier, men om det handlar om ett viktigt läkemedel, till exempel för att behandla cancer, kanske det istället handlar om att minska biverkningarna så att man ändå kan använda det på ett säkert sätt.
Forskningsprojekt: epigeniskt arv till barn och barnbarn
Paternal Epigenetic Inheritance: A man’s life experiences may impact health of his unborn children and grandchildren
Påverkar faderns så kallade epigenetiska arv, det vill säga förändringar i generna som inte finns i arvsmassan, avkomman? Framför allt undersöks exponering för anti-androgena ämnen och miljöföroreningar som påverkar den för spermiebildningen viktiga testosteron-nivån. Forskningsprojektet undersöker faderns epigenetiska arv och hur det uppstår hos och undersöker ett möjligt orsakssamband mellan miljöinducerade biomolekylära förändringar i spermier och en avkommas fenotyp.
Forskningen görs i mus- och grodmodeller och inkluderar studier av människor, där den unika POHaD födelsekohorten kan bidra till mer kunskap om vad som händer i människan.
Finansieras av Europeiska forskningsrådet.
Forskningsprojekt: molekylär toxikologi
Molecular mechanistic toxicology and new approach methodologies
Ett ökat samhälleligt beroende av kemikalier och bristande kunskap om deras potentiella negativa effekter är ett hot mot djurlivet och människors hälsa. Det finns ett behov av att utveckla toxikologi, från faro- och riskbedömningar som bygger på karakteristiska morfologiska effektmått i djurstudier, till ett mekanismdrivet integrerat tillvägagångssätt som inkluderar beräkningsmodellering och molekylära in vitro-, in vivo- och humanstudier. Det kan påskynda upptäckten av farliga ämnen, och deras verkningssätt i ett systemtoxikologiskt tillvägagångssätt.
Forskningsprojektet inkluderar också utvecklandet av avancerade cellmodeller såsom organoider, små miniorgan som odlas i labbet och liknar mänskliga organ.
Forskargruppen utvecklar även nya metoder för att bättre förutsäga negativa ekotoxikologiska effekter i vattenlevande organismer.
Forskningsprojekt: utsläpp i utvecklingsländer
Environmental pollution in developing countries
Hälsa börjar eller slutar inte vid landsgränser. Många utvecklingsländers ekonomi är till stor del beroende av lågkostnadsindustriell tillverkning av produkter för västvärlden. Detta kan skapa ohållbar miljöförorening som är en allvarlig fara för människor och djurliv.
Forskningsprojektet syftar till att öka förståelsen och medvetenheten om kemiska föroreningar och dess påverkan på miljö och människors hälsa i utvecklingsländer liksom Bangladesh. Detaljerad information om den nuvarande föroreningssituationen i utvecklingsländer är avgörande för att göra välinformerade faro-/riskbedömningar och kan bidra till att upprätthålla/förändringar av befintliga miljöbestämmelser. Det kan även påverka globala och nationella företag som är involverade i industriell tillverkning att öka sina hållbarhetsåtaganden och minimera miljöföroreningarna.
Stockhols universitets centrum för cirkulära och hållbara system (SUCCeSS)
Säker och hållbar genom design
Oskar är även med och leder Stockhols universitets centrum för cirkulära och hållbara system (SUCCeSS). Ett nytt forskningscentrum som satsar på att koppla ihop olika delar av naturvetenskap med andra forskningsområden för att underlätta övergången till ett mer säkert och hållbart samhälle.
– För att öka kunskapen och lösa aktuella miljöproblem krävs mer tvärvetenskapligt samarbete. Det gäller helt klart arbetet med att öka säkerheten och hållbarheten av kemikalier och material. Säker och hållbar genom design, är ett nytt tankesätt där man redan tidigt i produktionsprocessen tar hänsyn till dessa faktorer. Detta kräver nära samarbete mellan bland annat kemister, toxikologer, och forskare som fokuserar på materialegenskaper. SUCCeSS har potential att vara drivande i denna viktiga utveckling.
Läs mer om forskningen
Läs mer om Oskar Karlssons forskning
Läs mer om Oskar Karlssons forskargrupp
Läs mer om de olika team-medlemmarna
Fakta: One Health
Djur, människor och natur delar samma livsmiljö och påverkar varandra ständigt när det gäller hälsa och välmående. Ändå är helhetsgrepp inom forskning och beslutsfattande på området inte alltid självklart. På senare tid har därför konceptet One Health vunnit anhängare, en syn där forskare från olika områden samarbetar och bidrar med kunskap, som beslutsfattare sedan kan använda som underlag för långsiktiga beslut.
Senast uppdaterad: 18 januari 2024
Sidansvarig: Kommunikationsavdelningen