Nicklas Österlund får årets Sigrid Arrhenius-stipendium för sin Alzheimersforskning!

Områdesnämnden för naturvetenskap vid Stockholms universitet har utsett Nicklas Österlund till mottagare av 2022 års stipendium ur Sigrid Arrhenius stipendiefond. Priset ges för ett framstående forskningsarbete som leder fram till doktorsexamen och årets prissumma är 61 000 kronor.

Nicklas Önsterlund sitter i Arrheniuslaboratoriets innergård med körsbärsblommor bakom sig.

Nicklas Österlund doktorerar vid Institutionen för biokemi och biofysik och kommer försvara sin avhandling i januari (2023). Nicklas forskning handlar om proteiner som inte bildar stabila veckade tillstånd utan klumpar ihop sig över tid till stora olösliga aggregat. Sådan aggregering är exempelvis associerat till Alzheimers sjukdom där det i patientens hjärna går att observera plack (till stor del bestående av peptiden amyloid-beta). I en vattenlösning kommer amyloid-beta-peptiden spontant att börja klumpa ihop sig över tid, och i sådana enkla provrörsexperiment går det att följa aggregeringsprocessen och hur den påverkas av diverse tillsatta molekyler som kan vara av cellulär eller terapeutisk relevans.

Nicklas studerar de allra minsta aggregaten, som endast består av några få ihopklumpade amyloid-beta peptider. Dessa ”oligomerer” anses nämligen idag vara de mest toxiska aggregaten, de misstänks exempelvis kunna agera som små porer i biologiska membran och orsaka okontrollerat läckage in i cellen. Ett experimentellt problem är att oligomererna är extremt få i en normal vattenlösning i ett provrör, oligomertillståndet utgör bara några få procent i peptidblandningen. Många mätmetoder har problem med detta eftersom att de bara mäter medelvärdet av alla tillstånd, och då blir det väldigt svårt att studera den lilla toxiska nålen i den stora peptidhöstacken. Nicklas har därför arbetat mycket med masspektrometri i sitt projekt, en metod där varje enskilt molekylärt tillstånd ger en egen signal, en egen topp i spektrumet. På det sättet har de kunnat studera individuella oligomera aggregat och hur deras stabilitet påverkas av att vara i en membranmiljö. De har också kunnat studera hur specifika oligomerer påverkas av chaperonproteiner, som naturligt skyddar oss mot proteinaggregering i cellen.

Tyvärr är den molekylära bakgrunden till Alzheimers sjukdom fortfarande inte helt fastställd, och det finns idag inte heller några effektiva läkemedel. Forskning har visat att det är väldigt troligt att proteinaggregering spelar in på något plan, men det har ändå varit svårt att överföra lovande resultat på området från provrörstudier till patienter. Molekyler som i provrör stoppar aggregeringen har sällan visat någon större effekt i läkemedel mot sjukdomen. Nicklas tror att det kan ha att göra med att det mesta av grundforskningen har fokuserat på bildningen av de stora och mer stabila aggregaten som är slutprodukten av ihopklumpningen av peptider. Förhoppningsvis kan metodiken som på senare tid utvecklats för att studera de små oligomererna bidra med nya infallsvinklar som kan leda till bättre förståelse för de underliggande molekylära processerna i sjukdomen. Det är viktig grundforskning som kan ligga till grund för utveckling av bättre läkemedel i framtiden, säger Nicklas.

Varför valde du att börja doktorera inom biofysik, och varför blev det just ihopklumpade peptider?

När jag började studera kemi var jag väldigt intresserad av mekanistiska förklaringar till olika saker, därför tyckte jag att fysikalisk kemi var fantastiskt. Mitt första möte med just biofysik var redan under en föreläsning i första kursen på kandidatprogrammet: Grundläggande kemi. Arnold Maliniak (professor i fysikalisk kemi) förklarade fri energi och Boltzmannfördelning och upplyste att dessa begrepp gällde allt, även exempelvis veckning av proteiner. För mig var det väldigt spännande och nytt eftersom fysikalisk kemi och termodynamik oftast innefattar rätt enkla och tråkiga system som gas som flyttar pistonger och liknande. Där insåg jag dock att även komplexa livssystem styrs av samma grundläggande fysikaliska principer, vilket var superhäftigt! Biologi är verkligen superfascinerande, speciellt all den komplexa och effektiva kemi som naturen gör så mycket bättre än vi människor någonsin skulle kunna göra i labbet. Däremot är inlärning av biokemi kanske ibland lite för mycket utantillkunskap för min smak. Så kombinationen av tillfredställande mekanistiska förklaringsmodeller och coola biologiska system är en perfekt kombination!

Men vägen är inte alltid spikrak. Av en händelse ramlade jag under slutet av min kandidat in på analytisk kemi och masspektrometri, som också var ett roligt område med spännande tillämpningar. Men jag tänkte alltid att jag på något vis skulle återvända till den biologiska världen. Så när Leopold Ilag på analytisk kemi berättade att han hade ett samarbetsprojekt på gång med Astrid Gräslund på biofysik var det som gjort för mig och det blev därför mitt masterarbete. Sedan dess har jag jobbat med att applicera mina metodkunskaper inom masspektrometri och den fysikalkemiska forskningen på proteinaggregering. Det visade sig vara en väldigt bra kombination, och visar även att man aldrig vet vilka kunskaper och kombinationer av kunskaper man kan ha användning för i framtiden!

Läs mer om Nicklas forskning här

Nicklas fixar med masspektrometern.
Nicklas med masspektrometern.