Den 10 december delades Nobelprisen ut med pompa och ståt och Nobelbankett. Men vad har Nobelprisen i Fysiologi eller medicin avslöjat och gjort för nytta? Och har rätt forskare fått prisen? Läs Lars G Burmans intressanta exposé och personliga reflektioner.

• 13 december 2018
• 0
• AV: Lars G Burman

Metchnikoff fick Nobelpris 1908 för sin upptäckt av fagocyterande celler, som tar hand om bakterier alternativt död vävnad.

Att vända fagocyter mot cancerceller har länge varit en dröm men svår att utveckla till klinisk användning. En svensk pionjär som fortfarande är aktiv, Hans-Olov Sjögren, har arbetat med frågan sedan 1960. Årets Nobelpristagare i Fysiologi eller medicin, James P Allison och Tasuku Honjo, har listat ut hur två bromsar i immunsystemet kan lossas. När deras metoder kombineras uppnås en antitumöreffekt som redan botat många cancerpatienter. Behandlingen kallas immune checkpoint inhibition, ICI.

De tidiga nobelpristagarna

Nobelpristagaren som upptäckte fagocytos och uppfann probiotika, Elie Metchnikoff (1845-1916), biolog från Ryssland (i dag Ukraina), var i början av sin karriär assistent hos Louis Pasteur (1822-1895) i Paris, mikrobiologins och immunologins fader och grundare av Institut Pasteur. Metchnikoff var inneboende hos familjen Pasteur, men vistelsen fick ett abrupt slut då familjens piga blev gravid ihop med gästen. Denne fann en kväll, hemkommen från laboratoriet, ett brunt kuvert på sängen med ett meddelande, ”Efter vad som hänt måste Dr M snarast packa och åka hem, LP.” Händelsen fick följder både i Frankrike och för Metchnikoff. Ny assistent hos Pasteur blev Marcel Mérieux, som kom att grunda Mérieux Biologiska Institut i Lyon 1897. Det utvecklades till släktens företagsgrupp, Sanofi Pasteur (läkemedel), bioMérieux (in vitro diagnostika) och Mérial (veterinärprodukter). Bytet av assistent berättades för mig för cirka 30 år sedan av sonen Charles. Han var läkare och vid hög ålder fortfarande aktiv i styrelsearbete världen över. Dessutom ansvarade han för faderns herrgård i Veyrier-du-Lac öster om Lyon, som byggts ut till konferenscenter och utlånas av företaget till vetenskapliga möten, där jag träffade honom.

Efter några år hemma i Charkow (Kharkiv) blev Metchnikoff forskare vid olika tyska universitet och sedan i Wien, där han upptäckte och beskrev fagocytos. Det startade den cellulära immunologin som tillsammans med antibakteriella peptider (1970 upptäckta hos insekter av svenska forskare, se nedan) ingår i vårt primitiva ospecifika försvar, ”innate immunity”. Metchnikoff fick Nobelpris 1908, efterträdde Pasteur och förblev forskningschef för Institut Pasteur under resten av sin karriär. Metchnikoff Institutet i St Petersburg är Rysslands äldsta medicinska högskola, över 100 år gammal.

Metchnikoff trodde att makrofager finns i alla vävnader och medverkar vid åldrande, i linje med dagens tänkande. Han intresserade sig tidigt för åldrandet, om detta kan förebyggas, och lär ha myntat termen gerontologi. Efter hand lanserade han en hypotes, som startade en besynnerlig utveckling. Metchnikoff hade noterat att 100-åringar inte var ovanliga på vissa platser på Balkan och i Kaukasus. Förhållandevis fattiga individer med enkel livsstil, närhet till naturen, dagligt intag av yoghurt, arbete kombinerat med mentala aktiviteter och tidigt uppe efter sex-sju timmars sömn (i dag ansett som optimalt). Metchnikoff trodde att den massiva bakteriefloran i kolon bildar hälsovådliga ”autotoxiner”. Han kopplade detta till kaukasierna och lanserade hypotesen, att yoghurt bidrar till deras goda hälsa och livslängd genom att laktobakterierna i yoghurt bromsar tarmens ”föruttnelsebakterier” och deras bildning av toxiner. Yoghurt är mjölk som syrats med hjälp av laktobakterien L bulgaricus och dess avfallsprodukt mjölksyra (lactic acid). En enkel men kontrollerad konserveringsprocess med välsmakande resultat. Produkten är en analog till filmjölk, som förr tillverkades i varje svenskt hem med hjälp av andra ospecificerade laktobakterier. En portion fil sattes till (inokulerade är den bakteriologiska termen) överbliven mjölk och kulturen fördes vidare i åratal på samma sätt som för surdeg och surkål, ibland över generationer. Låter man mjölk ruttna på egen hand, genom att den befintliga bakteriefloran får växa till, blir resultatet sällan drickbart.

Metchnikoff förde en asketisk livsstil, tidigt uppe, tidigt i säng. Han testade yoghurt på sig själv, vänner och bekanta ”med gott resultat” men utan seriös analys. Hans status som vetenskapsman av världsformat gjorde att hypotesen om laktobakteriernas hälsoeffekt fick kraftigt genomslag. Den lever fortfarande stark och ligger till grund för en industrigren, tillverkning av syrade hälsodrycker, probiotika, där speciella stammar av laktobakterier nyttjas vid framställningen. Termen probiotika antyder att dryckernas verkan är förebyggande snarare än terapeutisk som antibiotika.

Det påstås att Metchnikoff till sist tappade tron på laktobakterier som livselixir. Kaukasiers höga ålder anses vara kopplad till livsstilen inklusive mycken fysisk aktivitet såsom livslångt vandrande på branta bergsstigar. Men intresset för probiotika ökar likväl och termen nämns i ett accelererande antal vetenskapliga artiklar, i dag 20 000 stycken. De senaste släpptes i den kliniska forskningens finrum, New England Journal of Medicine, den 22 november. Man publicerade två studier av probiotika baserade på ryktbara stammar av laktobakterier. I båda fallen uteblev en effekt mot gastroenterit hos småbarn. Om probiotika de facto har profylaktiska eller terapeutiska effekter har trots all forskning förblivit oklart.  New England Journal of Medicine publicerade studierna troligen för att man anser det vara dags att sticka hål på den över 100-åriga probiotikamyten.

Det första Nobelpriset gick 1901 till Wilhelm Röntgen, som var ingenjör och fysiker. Han fick priset i Fysik för att ha tagit fram elektromagnetisk strålning av en våglängd som lämpade sig för avbildning av kroppens inre.

Ivan Pavlov fick priset Fysiologi eller medicin 1904 för upptäckten av den betingade autonoma reflexen. Han var också epigenetiken på spåren då hundars reaktionstid till salivation när matklockan ringde efter hand blev allt kortare.

1905 gick Nobelpriset i Fysiologi och medicin till Robert Koch, som identifierade flera viktiga patogena bakterier inklusive Mycobacterium tuberculosis. Han utvecklade också agarplattan för odling och renkultur av bakterier, fortfarande rutinmetod som steg 1 när ett patientprov analyseras bakteriologiskt.

1908 delade Metchnikoff priset med Paul Ehrlich, som belönades för ett flertal insatser inom färgningsteknik, immunologi och kemoterapi.

Alexander Fleming fann 1922 det bakteriolytiska enzymet lysozym i tårvätska, tidig ”innate immunity”. 1929 upptäckte han penicillin och delade Nobelpriset i Fysiologi eller medicin 1945 med Howard Florey och Ernst Chain, som gjorde det till läkemedel.

Den ukrainske biologen Trofim Lysenko förhånades för sin teori från 1920-talet att egenskaper kan förvärvas och ärvas. Idén stred mot Darwin och fastän den tilltalade bolsjevikerna dödförklarades teorin till sist officiellt i Ryssland 1964. Det har visat sig att Lysenko hade rätt, men han fick inget Nobelpris. Men i dag förklarar epigenetiken hur gener modifieras av miljön.

Nobelkommittén var förutseende när man gav Werner Arber från Schweiz priset tillsammans med två amerikaner 1978 för det första exemplet på epigenetik. Man hade upptäckt att E coli och andra bakterie­arter har sina egna par av syskon­enzymer som hanterar DNA. Ett som fäster metylgrupper (-CH3) på bakteriens­­ eget DNA enligt ett visst artspecifikt mönster och ett annat som bryter ned inkommande DNA (exempelvis attackerande bakterievirus, s k bakteriofag) om det har ett annat (artfrämmande) metyleringsmönster, s k DNA restriction. DNA-metylaser och respektive retsriktionsenzymer utgör ett skyddssystem för bakteriens eget DNA. Metylering av DNA lägger ytterligare informationer till DNA, kompletteringar av den genetiska grundkoden. Detta fenomen kom att kallas epigenetik.

Svenska pristagare i modern tid

Svenska Nobelpris i Fysiologi eller medicin, respektive kemi under senare år.

Torsten Wiesel var en av medicinpristagarna 1981 för upptäckter rörande hjärnans hantering av visuell information.

Sune Bergström, Bengt Samuelsson och John Vane delade priset 1982 för upptäckten av prosta­glandiner. Förutom deras många och komplexa verkningsmekanismer vid sjukdom används prostaglandiner också som läkemedel vid bl a förlossning, abort och glaukom. En av Bergströms söner, Svante Pääbo, är mer känd för allmänheten som chef för Max Planck-institutet för antropologi i Leipzig sedan det startades 1997. Man är experter bl a på analys av mycket gammalt och fragilt DNA och gör jämförande studier av DNA från tidigare människotyper som Neandertal med de äldsta formerna av Homo sapiens (paleogenetik). Man har även funnit DNA-skillnader mellan våra förfäder och ”segraren”, den ”moderna” människan. Vi antas ha tagit över planeten för 200 000 (enligt ny forskning 300 000) år sedan. Men denna forskning tycks inte vara prioriterad, sannolikt då den kan genera kunskap om ”framgångs-” respektive ”svagare” eller ”oönskat” DNA och bli ett verktyg för att jämföra individer inom och mellan etniska grupper. Efter nazismen förbjöds forskning inom antropologi i Tyskland. Det nya institutet i Leipzig skulle fokusera på paleogenetik, vilket ansågs vara etiskt acceptabelt. DNA-jämförelser mellan våra förfäder och dagens version av den moderna människan är enligt institutets stadgar troligen begränsade och varje frågeställning underställd etisk prövning. Såvitt jag vet har man funnit över 30 områden i vårt DNA, som är olika våra föregångares, varav ett kan kopplas till vårt förmodligen effektivare immunsystem.

Arvid Carlsson var neurofarmakolog och en av tre medicinpristagare år 2000. Han är mest känd för behandlingen med L-Dopa vid Mb Parkinson, men har även varit involverad i utvecklingen av SSRI – medlen mot depression.

Thomas Lindahl delade priset i kemi 2015 för sina studier av DNA-reparation.

De som borde fått Nobelpriset

Kimishige Ishizaka fick inte välförtjänt Nobelpris. Detta förvånar eftersom han 1966-67 ihop med hustrun Terako publicerade upptäckten av IgE, det immunglobulin som förmedlar allergi. Sensationell kunskap tyckte hela världen. Ishizaka utnämndes till flera prestigefyllda poster och tilldelades en mängd vetenskapliga priser, men inte Nobels.

Nästan lika förvånande är att tre immunologer från Uppsala, Leif Wide, Gunnar Johansson och Hans Bennich publicerade en artikel i Lancet 1967 där man beskrev hur allergier kan diagnosticeras i blodprov utifrån patientens IgE-svar.cMan kan inte patentera en naturlig molekyl som IgE men väl en värdefull applikation, såvida denna inte redan beskrivits. Men Uppsalaforskarna hade uppenbarligen redan patent på allergitestet. Man hade hunnit utveckla och sätta upp metoden, visat att den fungerar på allergiska patienter (”proof of concept” på patenspråk), och fått patentansökan godkänd. Gruppen hade med sofistikerade tekniker (halter av IgE är låga) påvisat ”antibodies of a new immunoglobulin class provisionally called IgND” i sera från allergiker. Hade man helt oberoende av Ishizaka upptäckt IgE men utan att döpa det? Eller visste man från kongresser, där Ishizaka talat om sin upptäckt och från dennes preliminära rapporter, att IgND de facto var Ishizakas IgE? Av hänsyn till upptäckaren ville man kanske inte använda termen IgE innan dennes rättmätiga credit för upptäckten blivit publicerad fullt ut?

Hans G Boman fick heller inte Nobelpris. HGB som många kallade honom var elev till Nobelpristagaren i Kemi från Uppsala, Arne Tiselius (elektrofores 1948). 1966 utnämndes HGB till professor i Mikrobiologi i Umeå och anställde bl a mig som assistent. Våren 1971 var jag en av de tre sista disputanderna inom HGB:s första och andra forsknings­område, modifierat RNA respektive bakteriell utveckling av antibiotikaresistens (genetik, biokemi och fysiologi hos E coli). HBG hade redan året innan bytt inriktning på sin forskning för att besvara en fråga från en Uppsalakompis, som blivit professor i genetik i Umeå, Bertil Rasmuson. Varför blir inte bananflugor infekterade trots att dessa anses sakna immunsystem, d v s immunglobuliner och försvarsceller? Svar: insekter producerar ett flertal ospecifikt verkande antibakteriella peptider. Denna förmåga kan aktiveras eller tränas upp genom exponering för allt större doser av bakterier. Man lyckades inte sätta upp tekniker för genetisk analys, trots att Drosophila melanogaster vanligen är mycket lämplig för det. Flugorna var dessutom för små för biokemisk analys. Detta berättar Ingrid Faye, den första doktoranden i projektet, i dag senior professor vid Institutionen för molekylär biovetenskap, Wenner-Grens Institut (MBW) Stockholms universitet dit HGB flyttade insektsforskningen 1976. Man bytte därför organism till silkes­fjärilen Hyalophora cecropia, vars lillfingerstora puppor kunde infekteras via injektion. Innehållet, hemolymfan, analyseraddes för antal överlevande bakterier och man kunde rena dess antibakteriella peptider av vilka den första kallades cecropin. Efterhand kom den molekylära genetiken, så att man utifrån DNA-sekvenser lättare kunde hitta allt fler sådana peptider. HBG var således ”founding father” av området antibakteriella peptider från 1970, fortsatte som dess ledare i decennier­­, beskrev nya peptider, bildade skola och handledde en rad blivande docenter och professorer.

Det visade sig efter hand att insekternas olika defensiner och många andra antibakteriella peptider även finns hos oss. Tillsammans med fagocyter utgör dessa peptider del av vårt medfödda, ospecifika infektionsförsvar, ”innate immunity”. Detta utvecklingsmässigt gamla system håller invaderande mikrober stången, räddar ibland våra liv, tills vårt specifika försvar accelererat tillräckligt under en-två veckor. Om vi råkat ut för mikroben tidigare eller är vaccinerade mot denna är det nyare specifika immunsystemet förberett för ett snabbt antikropps- och cellulärt svar. Även om antibakteriella peptider till en början hade betraktats med skepsis bland ”klassiska” immunologer blev HGB i mångas ögon nu en given Nobelpristagare i medicin. Men inget hände och 2008, 38 år efter det att HGB startat detta forskningsfält, gick han bort.

2011 delades priset i Fysiologi eller medicin mellan Jules Hoffman och Bruce Beutler för denna ”innate immunity”. Hoffman är en stor beundrare av HGB, besökte honom många gånger, lånade kanske idéer och var i mina ögon mer ambassadör för området än en självständig och banbrytande forskare. Det förvånar att Nobelkommittén inte kom till skott före 2008, liksom att inte någon av HGB:s många framstående adepter fick dela priset 2011.

De som kommer att få Nobelpriset

Belgare som kan bota allergi tar priset. Den belgiska gruppen har kunnat konfirmera att lagårdsdamm de facto fungerar mot astma. Astma, hösnuva och/eller eksem drabbar i dag häften av alla unga.

Att kunna bota dem vore revolutionerande. 2015 beskrev belgarna Martijn Schuijs, Monique Willart, Bart Lambrecht och medarbetare att inhalation av lipid A, en molekyl från höljet av tarmbakterien E coli (sedan gammalt även kallad endotoxin) och som finns i lagårdsdamm, stoppar astma i en musmodell. Ett slags bekräftelse på ”hygien­hypotesen” om allergiernas snabba framfart, att ökningen beror på att vår livsmiljö har blivit för ren.

Belgarnas fynd förklarar paradoxen att uppväxt i jordbruksmiljö gör personen helt okänslig för våra kraftigaste allergener såsom katt, hund, häst, timotej, etc. En astmatiker lär däremot känna av en häst på 100 meters håll vid rätt vindriktning. Enzym A20. Belgarna klarlade verkningsmekanismen för lipid A på cell-, molekyl- och gennivå. Nyckeln är det ubiquitin-modifierande enzymet A20 i luftvägsepitelets celler, som uppregleras av lipid A. Barn med defekt gen för A20 har både astma och eksem. Man har kunnat patentera naturprodukten lipid A för att detta är en oväntad applikation och för att musförsöken utgör ”proof of concept” på patentspråk. Gruppen har sedan kunnat konfirmera att lagårdsdamm de facto fungerar mot astma också hos barn, men terapin kräver vistelse i stall eller lagård under en handfull timmar per dag. Häst, ko, gris och höns har liksom vi E coli i tarm­floran efter 4 000 års samlevnad, d v s under vår jordbruksera. Luften i svinstia eller hönsgård fungerar däremot inte mot astma för att bildningen av aerosol (damm) av intorkad feces där är för liten. Dammet från hö, halm och stora volymer spillning i stall och lagård gör skillnad. Lipid A är enkel att framställa och tål både intorkning och kokning, en billig och robust molekyl att hantera och lagra. De nebulisatorer som i dag kan dosera milligramdoser av astmamediciner kommer sannolikt att snart vara laddade med lipid A så att ”puffarna” stoppar allergisk astma och troligen även kroniskt eksem.
När allergiernas undergång bekräftats i kliniska prövningar av inhalation av ett artificiellt koncentrat av ladugårdsmiljö kommer belgarna säkert att belönas med Nobelpris. Autoimmuna sjukdomar har ökat i västvärlden, men är liksom astma nästan okända i mindre utvecklade länder. En uppreglering av enzym A20 via ökad exponering för lipid A (ovan) kan förväntas leda till inbromsning av. NF-kβ-systemet och därmed cytokiner som IL-1 och IL-6 samt TNF, d v s faktorer som ger inflammation. Därför kan lipid A eller andra mikrobiella molekyler bli verksamma även mot inflammatorisk tarmsjukdom, LED och andra kollagenoser, reumatoid artrit etc. Ett lätt hisnande perspektiv.

Emmanuelle Charpentier med gensaxen är stark Nobelpriskandidat. Flera av eleverna till HGB och till Kurt Nordström, docent från KTH som startade en egen forskningslinje vid institutionen, kom efter 1976 att driva institutionen för Mikrobiologi i Umeå vidare. Denna utvidgades med en enhet för cellbiologi och har under åren legat på internationell toppnivå. 2009 rekryterade man fransyskan Charpentier som ledare för ett stort projekt där hennes grupp, delvis tillsammans med Jennifer Doudna i USA, från 2011 kom att publicera utvecklingen av  ”gensaxen” (CRISPR/Cas9-tekniken). Med den kan man i ett befruktat ägg korrigera abnorma gener (gene editing), en tekniskt komplex teknik med tills vidare begränsad kapacitet. Tekniken har redan ”missbrukats”. I stället för att enbart korrigera en defekt har kinesiska forskare nyligen ändrat en gen och adderat en egenskap som ärvs vidare. Man gjorde på beställning ett antal embryon resistenta mot HIV. Efter implantation födde kvinnan tvillingar med förmodad HIV-resistens. Mannen i paret som beställde åtgärden är HIV-bärare. Våra experter menar att smitta fader-barn kan förhindras med andra, mindre kontroversiella metoder. Såvitt jag förstått pågår en konflikt mellan upptäckarna och deras efterföljare vid Harvard gällande patentering av metoder för att öka teknikens kapacitet för kliniskt bruk, vilket gör att Nobelkommittén avvaktar. Men Charpentier förväntas varje år bli en av Nobelpristagarna i Fysiologi eller medicin.

AV: Lars G Burman, leg läk, docent, laborator em (SBL, SMI, i dag del av Folkhälsomyndigheten).