Unik teknologi innen RNA-forskning
Ny teknologi åpner helt nye muligheter for forskningsgruppen RNA og transkriptomikk ved Det helsevitenskapelige fakultet. Forskningsgruppen samarbeider blant annet med Universitetet i Nordland om såkalt digital biologi.
Av: Gunnar Graff
 |
|
Forskningsgruppen RNA og transkriptomikk har spesielt fokus på RNA-molekylene og prøver å avdekke og forstå deres biologiske rolle, hvilke funksjoner de totalt har samt deres molekylære struktur. I tillegg fokuserer forskningsgruppen på hvilken anvendelse denne kunnskapen kan ha innenfor flere ulike felt, som brystkreft hos mennesker, den genetiske koden hos fisk og ikke minst i jakten på nye legemidler med utgangspunkt i marine organismer. Fra venstre: Erik Knutsen, Anita Ursvik, Dag Coucheron, Tonje Fiskaa, professor Steinar Johansen, Kari Haugli og Morten Andreassen. Foto: Gunnar Graff. |
Institutt for medisinsk biologi (IMB) har i dag 11 forskningsgrupper. En av disse er "RNA og transkriptomikk" som ledes av professor Steinar Johansen.
- Transkripsjon, engelsk transcription, betyr noe slikt som 'overføring' eller 'oversettelse'. Innen moderne biologisk medisinsk forskning brukes begrepet transkripsjon om genetisk koding. Selve "programvaren" for det levende livet er DNA. Dette er en lang streng som ligger inne i hver enkelt celle i kroppen og er en dobbeltspiral som blant annet består av fire ulike nukleosider navngitt etter sine baser, forkortet A, C, G og T. Det er rekkefølgen av disse som gir den genetiske koden, forteller professor Steinar Johansen.
- Selve maskineriet i den enkelte celle som produserer de organiske molekylene, proteinene, som trenges i en levende organisme, befinner seg imidlertid et stykke unna DNA-strengen. Budbringeren som fører beskjeden eller koden for et bestemt molekyl fra databanken, som er DNA strengen, og til produksjonsmaskineriet, heter RNA, som er forkortelse for ribonukleinsyre. Interessant nok bruker RNA andre kodestoffer enn de fire som er i DNA. RNA oversetter altså den genetiske koden i DNA-strengen til en annen, men likeverdig kode, en kode som maskineriet forstår. Denne kodeprosessen kalles transkripsjon.
DNA-strukturen ble først avdekket på 1950-tallet og ga støtet til at cellebiologi ble et eget og stadig voksende biologisk forskningsfelt. Med stadig bedre undersøkelsesteknikker, blant annet elektronmikroskop, fikk man økende kunnskap om både funksjoner og strukturer inne i den enkelte celle. En av tingene som ble avdekket, var at de stedene i cellen hvor proteiner ble produsert, ikke lå inntil DNA-strengen. RNA ble snart identifisert som "the messenger", budbringeren, mellom DNA og proteinproduksjonsstedene i cellen. Det er denne funksjonen de fleste forbinder med RNA.
- Men, sier Steinar Johansen, nyere forskning har vist at RNA har langt flere oppgaver inne i cellen enn bare å overføre informasjon fra gen til proteinproduksjon. Faktisk gjør RNA svært mye mer. Kanskje så lite som bare 5 % av all virksomhet som RNA er involvert i gjelder denne budbringertjenesten. De øvrige 95 % dreier seg om helt andre ting. RNA har flere selvstendige funksjoner, blant annet som biokatalysatorer, og kanskje noe av det viktigste, RNA fungerer som genregulatorer. Og det er denne genreguleringsfunksjonen vi holder på å studere nå, sier professor Johansen.
 |
| Seniorforsker Tonje Fiskaa går gjennomforskningsprotokollen sammen medmastergradsstudent Erik Knutsen.Foto: Gunnar Graff |
- RNA er et nøkkelmolekyl
- Denne kunnskapen om RNA er kanskje ikke mer enn 5 år, så dette er et ganske nytt forskningsfelt. RNA har både en direkte og indirekte styringsfunksjon i cellen, faktisk en nøkkelrolle. Hvis vi sammenlikner RNA i en celleprøve fra en pasient med kreft, med RNA fra en frisk celle, ser vi stor forskjell i RNA-profilen. Mens vi er interessert i dette på rent vitenskapelig basis, vi ønsker å forstå hva som skjer, så viser det seg at denne kunnskapen om RNA-forskjeller også kan brukes i klinikken som biomarkør for sykdom. Dette er igjen et eksempel på translasjonsforskning, nemlig at basal biologisk kunnskap kommer til anvendelse i klinikken, opplyser Johansen.
Han mener at studiet av RNA-molekylet har blitt et svært interessant forskningsfelt som gir ny forståelse av alt det som skjer inne i den enkelte celle. Et felles begrep for alt RNA i en celle, i et vev eller i organisme er "transkriptom".
 |
| Mastergradsstudent Erik Knutsen gjørher klar en elektroforese-gel til videreanalyse. Foto: Gunnar Graff |
Spesiell metodikk
- Moderne forskning på RNA krever både spesiell metodikk og ikke minst spesialisert utstyr. Det er denne delen av forskningen som kalles "transkriptomikk", og en stor del av forskningsgruppens ressurser har nettopp gått med til å utvikle og etablere den teknologisk-metodologiske plattformen som er nødvendig for å få tak i informasjon om RNA-molekylene.
Kunnskap om denne teknologien er viktig for mange andre forskningsgrupper også, så ved å utvikle vår egen teknologiplattform er vi samtidig med på å kunne tilby en teknologi som også andre vil ha stor nytte av, sier professor Johansen.
RNA er ikke en bestemt type molekyl, med fast oppbygging. Det finnes flere ulike typer RNA-molekyler, som er noe forskjellig oppbygget og med forskjellig kompleksitet avhengig av hvilke oppgaver molekylet skal gjøre inne i cellen. I en celle kan det være titusenvis av RNA-molekyler. Og det er ulike klasser av RNA-molekyler med mange kopier av samme slag. For å undersøke alle varianter, mange tusen samtidig, har man en teknologi som altså med et fellesord kalles transkriptomikk.
- For å kunne studere og analysere transkriptomet, og her er det snakk om svært mange ulike ting vi ser på samtidig, så har vi tatt i bruk storskala-analyser. Slike analyser er noe som er blitt mulig de siste to-tre år blant annet gjennom helt nye teknologier, så dette er ganske nytt og åpner opp for undersøkelser og kunnskap som ikke var tilgjengelig tidligere.
Utstyret det her er snakk om, er så spesialisert at det bare finnes noen få plasser i Norge. I Nord-Norge har man bygget opp en teknologiplattform innen RNA-forskningen som baserer seg på samarbeid.
 |
| Professsor Steinar Johansen foran et avapparatene som brukes til dybde-sekvensering. Foto: Gunnar Graff |
- Forskningsgruppen vår, som primært er interessert i medisinsk genomikk og transkriptomikk, samarbeider nemlig med miljøer knyttet til Universitetet i Nordland hvor en gruppe forskere arbeider med marin genomikk og transkriptomikk. Det er kjøpt inn spesialisert utstyr for mange millioner, men utstyret er så avansert at noe bare er i Bodø, mens vi i Tromsø har annen type utstyr som kompletterer og passer inn for det vi ønsker å studere i Tromsø. Så i norsk sammenheng har vi her nord en helt unik måte å kunne få studert transkriptomet på, legger Steinar Johansen til.
- Det biologiske materialet som skal undersøkes går først gjennom rådatainnsamling her i Tromsø. Dissa dataene blir deretter bearbeidet og systematisert i et sekvensbibliotek. Deretter blir dataene sendt til Bodø hvor de blir dekodet og digitalisert ved Universitetet i Nordland i den dybdesekvenseringsmaskinen de har der. Vi får så noen terrabyte med resultater tilbake i form av digitale filer som vi da kan analysere videre. Dette kalles digital biologi, for alt er datafiler, det er ikke konkrete 'ting' lenger. Vi har brukt to og et halvt år på å bygge opp dette forskningssystemet som i norsk sammenheng er unikt, forteller han.
Konkrete forskningsprosjekter
Forskningsgruppen består av rundt 10 personer og holder for tiden på med flere overordnede forskningsprosjekter.
Regulatoriske RNA i tumorer og sykdom
Her studeres komplette mikroRNA-profiler i humane brystkreftceller, i human hjernetumorer og i en autoimmun organsykdom ved bruk av ulike dybdesekvenseringstekologier.
Animalske transkriptomer og genomer
Her studeres komplette genomer (mitogenomer, nukleære genomer) og transkriptomer fra marine dyr som koraller, sjøanemoner og fisk. Dybdesekvensering står sentralt i datagenerering, men også en rekke andre metoder benyttes. Her utvikles et nytt konsept innen dybdesekvensering (digital bioprospektering) hvor nye potensielle bioaktive forbindelser kan oppdages ved bruk av bioinformatiske søkemotorer rettet inn mot genom/transkriptom bibliotek (drug discovery).
Struktur og funksjon av katalytiske RNA
Målet med forskningen er å forstå funksjon, grunnleggende mekanismer, og 3D struktur til store og komplekse katalytiske RNA. Her anvendes molekylærbiologiske og genetiske analysemetoder sammen med computermodellering og bioinformatikk. Vi utvikler nye analysemetoder basert på dybdesekvensering for bruk i RNA strukturanalyser, sier professor Johansen til slutt.
Les mer:
Forskningsgruppen RNA og transkriptomikk (hjemmeside)
Steinar Johansen nominert til Forsknings- og utviklingsprisen 2011, UiT
Se også:
Samarbeider om mage-tarmsykdommer
Forsker på helse i arktiske regioner
Endringer i helsevesenet under lupen
|
Det helsevitenskapelige fakultet har endret sin administrative struktur fra å ha avdelinger under hvert institutt til at instituttet nå består av en eller flere forskningsgrupper. I den forbindelse vil vi framover presentere samtlige forskningsgrupper på fakultetet. |
