illu-lmf

AMPA-receptorer er et mål for lægemidler til behandling af fx Alzheimers sygdom. Receptorerne er ionkanaler, og de består af fire næsten identiske enheder, som hver indeholder et bindingssted for signalstoffet glutamat. Glutamat frigives som følge af en nerveimpuls fra den præsynaptiske nervecelle. Når signalstoffet binder til AMPA-receptorerne på den postsynaptiske celle, åbnes ionkanalen, og en elektrisk impuls startes ved, at ioner strømmer gennem kanalen.

Lymfocytter CENTRALNERVESYSTEMET

LED Lymfekirtel

Nervecelle

Mikroglia

Makrofag

Myelin T-celler

Aktiverede Lymfocytter

Ledkapsel

B-celler Mekanismerne bag autoimmune sygdomme. I midten: Lymfocytter er hvide blodlegemer, der indgår i immunforsvaret. I autoimmune sygdomme går lymfocytter sammen med andre typer hvide blodlegemer til angreb på kroppen selv. Til venstre: I dissemineret sklerose angribes myelinskederne, der isolerer nervetrådene i hjernen. Til højre: I ledegigt angribes brusken i kroppens led.

Amaryllis belladonna A. cedarbergense A. lanceolatum

Gethyllis /

G. lanuginosa

Apodolirion

G. afra

38 arter

G. verticillata G. britteniana G. grandiflora G. ciliaris H. albiflos H. albiflos H. deformis H. deformis

Haemanthus

H. hirsutus

22 arter

H. humilis H. amarylloides H. coccineus H. sanguineus H. sanguineus H. graniticus H. pumilio H. montanus S. cinnabarinus

Scadoxus 9 arter

S. membranaceus S. puniceus S. puniceus S. multiflorus S. puniceus

Cryptostephanus

Cl. caulescens

3 arter

Cl. gardenii Cl. miniata Cl. miniata Cl. nobilis Cl. nobilis

Clivia

Cr. haemanthoides

4 arter

Cr. vansonii Cr. vansonii DNA-baseret slægtskabstræ for en gruppe sydafrikanske slægter fra Amaryllisfamilien

DNA-ANALYSER REVOLUTIONERER BOTANIKKEN Når man leder efter mulige lægemiddelstoffer i en bestemt plantefamilie, er det rationelt at starte med en indledende screening af et repræsentativt udsnit af familien for biologisk aktivitet og på den måde indsnævre feltet til de mest lovende arter. Men hvad er et repræsentativt udsnit af familien?

I de store klassiske botaniske systemer, som blev udviklet på Linnés tid i midten af 1700-tallet, blev planterne grupperet i familier efter ligheder i udseende som fx antallet af støvdragere eller formen på selve blomsten som fx ærteblomster eller klokkeblomster, men man vidste ikke noget om planternes genetiske slægtskab.

For 10-15 år siden blev det muligt at sammenligne mindre stykker af planternes DNA-sekvenser og opstille slægtskabstræer for planter og andre levende organismer ved hjælp af sofistikerede computeranalyser. Det viste sig, at over 60 procent af de plantefamilier, man kendte, ikke stemte overens med de nye slægtskabstræer. Botanikerne er stadig i gang med at omklassificere alle planter efter genetisk slægtskab, og det er et kæmpestort arbejde.

Ved hjælp af metoden bioluminescence resonance energy transfer (BRET) kan man se, om lysende proteiner binder til hinanden inde i en levende celle. Når proteinerne er bundet til hinanden, kan energi overføres imellem dem, hvilket påvirker deres evne til at udsende lys. Ved at måle intensiteten af det udsendte lys, kan man således bestemme, i hvor høj grad stof 1 hæmmer proteinprotein interaktionen mellem NMDA-receptoren og PSD-95.

PRÆSYNAPTISK NERVECELLE

GABA og kramper: GABA er det vigtigste hæmmende signalstof i hjernen. Syntesen af GABA katalyseres af to former af enzymet glutamat decarboxylase (GAD), som kaldes GAD65 og GAD67.

Det meste GABA produceres ved hjælp af GAD67, som er livsnødvendigt: knockoutmus, som mangler denne form af enzymet, overlever ikke. GAD67 findes overalt i nervecellen, mens enzymet GAD65 primært er lokaliseret i nerveenden ved synapsespalten. Den toniske hæmning er markant nedsat i knockoutmusene, hvilket viser, at GABA produceret via GAD65 spiller en central rolle for tonisk hæmning. Nedsat tonisk hæmning fører sandsynligvis til øget krampeaktivitet og dødelighed i knockoutmusene.

Synapsespalte

POSTSYNAPTISK NERVECELLE

Den præsynaptiske nervecelle frisætter GABA til synapse­spalten, hvor signalstoffet udøver sin effekt på modtagercellens GABA-receptorer, hvilket dæmper cellens aktivitet via fasisk hæmning. GABA fjernes hurtigt fra synapsespalten af den præsynaptiske nervecelle samt af støtteceller, som kaldes astrocytter. Astrocytter omsætter GABA til glutamat via TCA(tricaboxylsyre)-cyklus i mitokondriet og derpå til glutamin . Glutamin overføres til nervecellen, der i mitokondriet omdanner glutamin til glutamat, som er udgangspunktet for nervecellens syntese af GABA . En del af det signalstof, der er frisat i synapsespalten, diffunderer ud af denne, hvorefter det udøver sin effekt på nervecellen via receptorer, der befinder sig uden for synapsen. Dette hæmmer nervecellen via tonisk hæmning, som er vigtig for kontrol af krampeaktivitet.

Figuren viser en synapse, hvor GABA fungerer som signalstof. GABA syntetiseres i den pre-synaptiske nervecelle, som frigiver signalstoffet til synapsespalten. Her bindes signalstoffet til GABA-receptorer på den post-synaptiske nervecelle, hvilket giver anledning til et inhibitorisk signal til modtagercellen. Signalstoffet fjernes fra synapsespalten af transportører, der enten sender stoffet ind i den pre-synaptiske celle eller ind i gliaceller. Tre af de fire humane GABA-transportører er indtegnet. GAT1 sidder på den pre-synaptiske nervecelle i synapsespalten, GAT3 sidder på gliaceller tæt ved synapsen, hvorimod BGT1 sidder på gliaceller udenfor synapsen.

PROTEINFREMSTILLING I E. COLI

PEPTIDSYNTESE

HS O H2N

210 aminosyrer

N H

COOH

Intein

Cys

51 aminosyrer Fast-fase

Frigivelse af protein

H2N

210 aminosyrer

Frigivelse af peptid

COSR

Cys

51 aminosyrer

COOH

Ligering ('limning') Refoldning

H2N

210 aminosyrer

51 aminosyrer

Semi-syntetisk glutamatbindende protein

Vi har fremstillet den glutamatbindende del af en glutamatreceptor ved hjælp af semi-syntese. Receptorproteinet består af 261 aminosyrer. Først fik vi udtrykt et inaktivt forstadium af proteinet i E. coli. Forstadiet, som indeholder 210 aminosyrer, blev efterfølgende aktiveret ved at frigøre den kemiske gruppe, der er væsentlig for, at ligering (’limning’) kan finde sted.

Side­løbende fremstillede vi et peptid med 51 aminosyrer ved brug af fase-fase peptidsyntese og limede dette til den bakterielt udtrykte bygge­klods, hvorpå det ønskede protein var sat sammen. Det biologisk aktive protein blev til sidst dannet ved refoldning, hvor­efter biologiske undersøgelser bekræftede, at det semi-syntetiske protein opførte sig som det normale protein.

COOH

IONOTROPE GLUTAMATRECEPTORER Ionotrope glutamatreceptorer medvirker til overførsel af information mellem nerveceller. Hver nervecelle har tusinder af forbindelser til ­andre nerveceller. Cellerne mødes i synapser, hvor de to cellers membraner ligger tæt op af hin­anden. Kommunikationen sker ved, at den ene nervecelle udsender sit signalstof, som opfanges af receptorer i membranen på den anden celle. På den måde sendes ­information fra den ene nervecelle til den anden. I dette tilfælde frigiver afsenderen signalstoffet glutamat, som diffunderer hen til en ionotrop glutamatreceptor på modtagercellen.

Signalstoffet bindes til ­receptoren, og det bevirker, at en kanal åbnes i receptoren, så der nu kan trænge ioner ind i ­cellen. Efter kort tid frigives signalstoffet, og ­kanalen lukkes igen.

ANTAGONIST BUNDET

AGONIST BUNDET

IONKANAL LUKKET

IONKANAL ÅBEN

Gennem de seneste 10 år er der opnået en ret detaljeret forståelse af de ionotrope glutamatreceptorers struktur og funktion.

Denne forståelse er primært opnået ved at bestemme røntgenstrukturer af en opløselig form af den del af receptoren, som binder ligander. Ved stimulering af receptoren med en agonist, fx neurotransmitteren glutamat, lukker receptoren sig fuldstændig sammen om liganden (figur øverst til højre). Herved sker der en ændring af receptorens form, der fører til åbning af ionkanalen og dermed aktivering af receptoren. Antagonister virker derimod som en stopklods og blokerer herved for aktivering af receptoren (figur øverst til venstre). Nederst er vist strukturen af kainat-receptoren GluR5 med en antagonist bundet (venstre) og med stoffet MSVIII-19 bundet (højre). Læk mærke til, hvordan receptoren lukker sig sammen om MSVIII-19, hvilket den ikke gør om antagonisten.

Patienter

Raske

Patient-DNA

Rask-DNA

Sammenligning

Sygdomsspecifikke SNPs

SNPs fra raske

Hel-genoms-associationsstudier scanner genomet og sammenligner SNPs mellem en gruppe af syge og en gruppe af raske ­individer. På den måde kan man identificere SNPs, som er associeret med et sygdomstræk.

Effektorceller isoleret fra menneskedonorer

Oprindelige IgE antistoffer strippesaf cellerne

Cellerne sensibiliseres med rekombinante IgE antistoffer

Mide-allergen tilsættes

Krydsbinding af IgE antistoffer Efterligning af den allergiske frigivelse af histamin i et reagensglas udløst af et allergen fra støvmider. Når to eller flere IgE antistoffer på celleoverfladen krydsbindes af allergenet, frigiver effektorcellerne histamin og andre effektorstoffer. Målinger af, hvor meget histamin der frigives ved forskellige kombinationer af IgE antistoffer, kan i sidste ende skabe viden om, hvordan de allergiske symptomer afhænger af IgE antistoffernes egenskaber.

Vesikler indeholdende histamin fusionerer med cellemembranen og histamin frigives

NC

OCH3 O

N

N N

Aktivt stof:

OH

H N

H N

O

N

O

S

N

F

O

Imipramin

Citalopram

Venlafaxine

Reboxetin

Lu AA21004

Lægemiddel:

Imipramin DAK

Cipramil®

Efexor®

Edronax ®

klinisk udvikling

Klassifikation:

Tricyclisk antidepressiva

SSRI

SNRI

NRI

SRI+

1950

1960

1970

Historisk tidslinie med antidepressive lægemidler klassificeret efter deres farmakologiske profil. De tricycliske antidepressiver som imipramin var de første lægemidler mod depression. De blokerer transportørerne for serotonin og norandrenalin, men har også effekt på mange andre proteiner i hjernen, hvilket medfører alvorlige bivirkninger. Efterfølgende er antidepressive lægemidler med en skærpet selektivitetsprofil blevet udviklet. Først

1980

1990

kom der lægemidler som citalopram, som selektivt blokerer serotonin-transportøren (også kaldet Selective Serotonin Re-uptake Inhibitors eller SSRI’er). Derefter blev der udviklet stoffer som venlafaxine, som blokerer transportørerne for både serotonin og noradrenalin (også kaldet Serotonin and Noradrenalin Re-uptake Inhibitors eller SNRI’er). Nyere stoffer som reboxetine blokerer selektivt noradrenalin-transportøren (også kaldet

2000

2010

Noradrenalin Re-uptake Inhibitors eller NRI’er). Udover at blokere transportører vil fremtidens antidepressive lægemidler sandsynligvis også have effekt på udvalgte receptorer i hjernen. Disse stoffer kaldes ofte Serotonin Re-uptake Inhibitors+ (eller SRI+) og stoffet Lu AA21004, som blokerer serotonin-transportøren og samtidig påvirker serotonin-receptorerne, er et eksempel.

MODEL FOR HVORDAN HL-60 CELLER KAN BRUGES TIL PYROGENTEST: 1. HL-60-cellerne tilsættes A-vitaminsyre og begynder differentiering til PMN-lignende celler 2. Når HL-60-cellerne er færdigudviklede, kan de stimuleres med mikrobielle stoffer eller af hele svampe og bakterier 3. Ved stimulation indleder HL-60-cellen en fagocytose og danner reaktive iltforbindelser 4. Iltforbindelserne reagerer med tilsat luminol og udsender lys. Lysudsendelsen måles i et luminometer

5000

C PM

4000

3000

2000

1000

Søgning efter hæmmere af GABA-transportøren blev foretaget ved en screening af en samling af 3000 stoffer. Der blev brugt plader med 96 brønde (8 x 12). Her ses et eksempel på en plade samt resultaterne fra række C og D. Der er god adskillelse mellem de positive kontroller (grøn) og de negative kontroller (rød). På pladen fandtes ét stof med effekt på GAT-2, nemlig stoffet i brønd C2 (blå).

D12

D11

Negativ kontrol

D9

D8

D7

D6

D5

Positiv kontrol

D3

D2

D1

C12

C11

C10

C8

Negativ kontrol

C7

C6

C5

C4

Positiv kontrol

C2

C1

0

Mide-allergen

Allergen-bindende region klones fra mus

Receptor-bindende del klones fra mennesker

IgE-antistof Mus immuniseres med mide-allergen Der dannes antistoffer mod mide-allergenet i musene, og DNA-kodende for de allergen-bindende regioner klones

DNA-kodende for de receptor-bindende regioner af IgE-antistoffer klones fra mennesker

Cirkulært DNA-kodende for den tunge IgE-antistofkæde

Cirkulært DNA-kodende for den lette IgE-antistofkæde

DNA skydes ind i celler

Menneskeceller dyrket i kultur producerer de rekombinante IgE-antistoffer

Rekombinante IgE-antistoffer

Strategi bag vores immuniseringsforsøg: Vi har udviklet et antistof (MK16), der genkender myelinpeptidkomplekset med et peptid fra myelin og blokerer for T-cellens genkendelse af samme kompleks.

Vi har isoleret 3 peptider, der genkender dette antistof, og brugt dem til at immunisere mus.

Vi formoder, at musen vil danne antistoffer mod peptiderne, og at disse antistoffer vil binde samme sted pĂĽ MHC-peptidkomplekset som bĂĽde MK16 og T-cellerne og derfor ogsĂĽ blokere for de aktiverede T-celler.

X Indavlede mus med sygdomme, der minder om dissemineret sklerose og ledegigt, bruges til at finde de gener, som har betydning for sygdommene. Raske mus (hvid) pares med syge mus (sort). Den første generation, F1, arver alle en variant af hvert gen fra moderen og en fra faderen. Disse mus bruges nu til at avle en ny generation, F2, som alle er genetisk forskellige. Via en genetisk koblingsanalyse finder man områder på kromosomerne, som har betydning for, om musene er syge eller raske. Herved identificeres typisk et fragment med 100300 gener, som indeholder det eller de gener, der disponerer for sygdommen. Nu indavles en musestamme, som alle har dette fragment. Videre analyser pejler sig ind på potentielle kandidatgener. Til sidst sekventeres kandidatgenerne plus de samme gener hos raske mus, hvorved forskelle i rækkefølgen af nukleotider påvises. Derpå kan man undersøge, om de samme genvarianter er med til at disponere for den autoimmune sygdom hos mennesker.

F1

Klinisk sygdom (EAE, CIA)

Klinisk sygdom (MS, RA)

F2 Genetisk koblingsanalyse

Genet

Kongenisk mus

Undersøgelse af genetisk variation i kandidatgener 5’ - ACGCATAGTACCGTGCA...

5’ - ACGCATGGTACCGTGCA...

KROPPENS BEREDSKAB MOD INFEKTIONER: 1. Hudbarrieren brydes, hvilket giver bakterier adgang til det underliggende væv.

2. Bakterierne genkendes af makrofager og PMN- celler, som med det samme begynder at optage og nedbryde de invaderende bakterier via en proces, som kaldes fagocytose.

3. Makrofagerne sender signaler til andre celletyper i blodbanen om, at en infektion er startet.

4. PMN-celler i blodet reagerer hurtigt på signalerne og trækker ud i vævet, hvor de bevæger sig mod det inficerede sted.

5. PMN-cellerne starter fagocytosen af bakterierne og frigiver samtidig antimikrobielle stoffer, bl.a. reaktive iltforbindelser.

Kemisk hovednøgle

Specifikke ligander ”lejlighedsnøgler”

Receptorer med forskellige bindingslommer

Eksempler med 2-phenyl-indol som “hovednøgle”

OH NH

N N O O

Br

F N H

2-phenyl-indol

N H

GnRH

N H

N H

D2

En kemisk hovednøgle har en grundstruktur (rød), som går igen i forskellige stoffer, der binder til forskellige receptorer. De kemiske modifikationer (blå) gør stofferne til specifikke lejlighedsnøgler, som hver især kun passer til en bestemt bindingslomme. Nederst er hovednøglen 2-phenyl-indol vist sammen med tre lejlighedsnøgler, som binder specifikt til tre forskellige receptorer: Gonadotropin releasing hormone-receptoren (GnRH), D2 dopamin-receptoren og chemokin CCR2-receptoren.

CCR2

A-vitaminsyre

CH3

CH3

CH3

Lægemiddel

Endotoksin

O2•-

CH3

O NH NH NH2 O

-

• H2O2- O2 • O2•O2 NH

NH2 O

7 dage

HL-60*

A-vitaminsyre

in ol

Lu m

<

3

tim

A

er

CH3

HL-60*

3

12

Sandwich ELISA

Antistof

IL-8

er

B

tim

2

6-

1

O

NH

COOH

HL-60

H2O2 O2•-

IL-8

Fluorescerende stof

SÅDAN VIRKER LABORATORIEMODELLEN Forsøgene viser, om lægemiddelstoffer kan påvirke det medfødte immunforsvars evne til at producere reaktive iltforbindelser og proteinet interleukin-8.

HL-60 cellerne skal færdigudvikles til neutrofile celler, før de kan anvendes i testen. Dette opnås ved at inkubere cellerne med A-vitaminsyre i syv dage.

Når cellerne er klar, tilsættes endotoksin til kulturen sammen med det lægemiddelstof, vi ønsker at undersøge.

HL-60 cellerne vil herefter reagere på endotoksinet og eventuelt også på det tilsatte lægemiddel:

A Cellerne vil først danne et hurtigt respons i løbet af minutter, hvor de produ-

cerer reaktive iltforbindelser. Dette måles ved at tilsætte stoffet luminol, som ved reaktion med iltforbindelserne udsender lys, der kan måles.

B På længere sigt, i løbet af nogle timer, vil cellerne producere proteinet og signalstoffet interleukin-8, som måles ved en metode, der kaldes ”SandwichELISA”. Her anvender man først et specifikt antistof, som binder alt tilstedeværende interleukin-8 i en prøve. Derefter tilsættes et nyt antistof, som også binder sig til interleukin-8, og som er mærket med et fluorescerende stof. På den måde kan vi måle, hvor meget interleukin-8, der er til stede i prøven.

Leishmania-parasittens livscyklus: En blodsugende sandflue overfører parasitten til et menneske.

Immunforsvarets makrofager sluger parasitten for at dræbe den.

Parasitten overlever og formerer sig inde i makrofagerne.

Lægemiddelstoffet antimon indgives i blodet som Sb(V).

Sb(V) omdannes til den mere potente form Sb(III) inde i makrofagerne, hvor stoffet slår parasitterne ihjel.

Antigen DDA TDB

Et multivesikulært liposom består som illustreret af flere lipidkugler inde i hinanden. Statens Serum Institut har udviklet en ny eksperimentel adjuvans, som består af liposomer af det overfladeaktive stof dimethyldioctadecylammonium bromid (DDA) og immunmodulatoren trehalosedibehenat (TDB). I kombination med antigener kan vaccinen aktivere immun­forsvaret mod tuberkulosebakterier og malariaparasitter. I dag findes der ingen vacciner mod de to sygdomme.

FOREBYGGELIGE UTILSIGTEDE LÆGEMIDDELHÆNDELSE VED TYPE 2 DIABETES

ANTAL HÆNDELSER PER 1000 PERSONÅR

70 60 50 40 30 20

Personen har nedsat nyrefuktion, men behandles ikke med ACE-hæmmer.

Behandles på hospital for nedsat nyrefuktion.

Personen har haft en blodprop i hjertet, men får ikke kolesterolsænkende medicin.

Behandles på hospital for endnu en blodprop.

Personen har haft en blodprop i hjertet, men får ikke betablokker.

Behandles på hospital for endnu en blodprop.

10 0

Personen har haft en blodprop i hjertet, men får ikke acetylsalicylsyre.

Behandles på hospital for endnu en blodprop.

Klassisk tablet

Koncentration i plasma

Toksisk niveau

22

Klassisk depottablet

Forsinket frigivelse

0. orden frigivelse Mindste effektive koncentration

24

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

Døgntidspunkt Kurverne illustrerer koncentration af lægemiddelstof i blodet efter oral indgift af en konventionel, ”klassisk” tablet, en ”klassisk” depottablet og doseringsformer baseret på den ny teknologi, 0. orden frigivelse og forsinket frigivelse.

2

4

6

Meget fedt i kosten

OEA-niveau falder i tarmen

Transkriptionsfaktor PPArα-aktivitet falder

Øget appetit

Mindre signallering via vagusnerven

Foreslået mekanisme der ligger til grund for, at fedtholdig kost øger energiindtaget. Man bliver sulten af flødekager!

Til venstre: Mikro­gliaceller er hjernens immunceller. I den raske hjerne er cellerne i dvale. Til højre: Ved sygdom eller akutte traumer aktiveres mikrogliacellerne og frigiver inflammatoriske stoffer, som på kort sigt beskytter nerve­cellerne. Ved fortsat aktivitet skades neuronerne imidlertid. Disse skadevirkninger kan sandsynligvis dæmpes via det endocannabinoide system.

A

B

C

D

A Billede af mikropartikler optaget med et scanning-elektron-mikroskop. B Her ses et tværsnit af en mikropartikel. Den indre porøse struktur tillader diffusion af næringsstoffer. C Mikropartikler og celler klumper sig sammen til et større tredimensionelt netværk, hvorpå cellerne kan gro og danne nyt væv. D Nær­billede af stilladset. De røde cirkler markerer steder, hvor celler vokser og deler sig mellem mikropartiklerne.

Med tiden danner cellerne nyt væv, mens mikropartiklerne nedbrydes og forsvinder.

Mulig mekanisme for udviklingen af multipel sklerose: Et virus bliver under en virusinfektion optaget af immunforsvarets antigenpræsenterende celler (APC) og peptidstykker fra virusproteiner bliver præsenteret sammen med MHC II-komplekser.

En T-celle genkender viruspeptiderne i MHC-komplekserne som fremmede, den bliver aktiveret og sætter et immunrespons imod virus i gang.

Den aktiverede T-celle deler sig og de aktiverede T-celler kan krydse

blod-hjerne-barrieren og komme ind i centralnervesystemet.

Inde i centralnervesystemet møder den aktiverede T-celle en anden antigenpræsenterende celle, der viser peptider fra myelinet omkring nervecellerne frem i sine MHC-komplekser.

Disse peptider ligner viruspeptiderne, og de aktiverede T-celler genkender dem derfor som ”fremmede” og sætter et immunrespons i gang mod myelinet, hvilket fører til skader på nervecellerne.

B

de

Svovlbro

FA B

æ

tk

Le

Na

no

bo

Svovlbro

dy

CD

R

Tung kæde

en nd bi en de ig rå nt om

ta

De

A

de

C

Tung kæde

Antigen

Antigen

Tung kæde

Normalt anitistof

Nanobody

KONVENTIONELLE ANTISTOFFER OG NANOBODIES Almindelige antistoffer er større og mere komplekse end de

nen i Fab-­delen, som afgør, hvilket antigen antistoffet kan

små nanobodies, som udmærker sig ved at binde sig til deres antigen på en helt speciel måde.

binde, ligger i tre områder, der kaldes CDRs (Complementary ­Determing ­Regions).

B Antistoffer i kamelen mangler den lette kæde, og deres bindende domæne kaldes et nanobody. Dette nanobody kan klones ind i et fag-bibliotek. Ud fra 10 ml blod fra en kamel i Københavns Zoologiske Have har vi lavet et stort ’naivt’ ­nanobody fag-bibliotek med ca. 70 millioner kloner, som kan bruges til at isolere nanobodies mod forskellige proteiner i menneskekroppen eller fra bakterier.

C Nanobodies binder i dybe lommer på antigener. Det skyldes deres specielle konvekse struktur, som bruges til bindingen.

A Konventionelle antistoffer er opbygget af to identiske

lette kæder og to identiske tunge kæder. De lette kæder er hver især bundet til en tung kæde med svovlbroer, og de to tunge kæder er ligeledes bundet til hinanden med svovlbroer. Tilsammen ligner antistoffets struktur et Y. Den yderste del af de tunge og lette kæder kaldes tilsammen for Fab-­delen og udgør bindingsstedet for et antigen. Dvs. at forskellen mellem to antistoffer ligger i strukturen af det bindende domæne, mens resten er næsten ens. Variatio-

For at sikre cellernes overlevelse, skal ned­frysningshastigheden kontrolleres nøje – den må hverken være for hurtig eller for langsom.

Grafen viser forløbet af nedfrysningen. Cellerne suspenderes i en frysevæske, der fordeles i små ampuller og anbringes i nitrogenfryseren. Herefter startes den kontrollerede nedfrysning af cellerne. Den røde kurve viser temperaturen inde i fryseren, mens den grønne viser temperaturen inde i cellesuspensionen.

Store mængder calcium kommer ind i cellen, når NMDA-receptoren stimuleres af for meget glutamat. Herved overaktiveres enzymet nNOS, der danner stoffet nitrogen oxid (NO), som i store mængder dræber hjernecellerne. Proteinet PSD-95 er bindeleddet mellem receptoren og nNOS. Ved at hæmme vekselvirkningen mellem receptoren og PSD-95 kan man potentielt stoppe de skadelige virkninger af glutamat uden at ødelægge den normale funktion af NMDA-receptoren.

Jagten på nye lægemiddelstoffer sker blandt et svimlende antal molekyler, som gør det umuligt manuelt at udvælge de stoffer, som det er værd at undersøge i laboratoriet.

Men computeren finder nålen i høstakken. I et aktuelt projekt har vi opdaget nye, biologisk aktive molekyler med evne til at trænge gennem tarmvæggen og ud i blodet.

EFFEKTEN AF FEDTHOLDIG KOST PÅ OEA-NIVEAUET I TARMEN

Søjlediagrammet viser niveauet af OEA i tarmvævet fra rotter, som enten er fodret med rottefoder indeholdende 13 energiprocent fedt eller med rottefoder iblandet forskellige spiseolier og et fedtindhold på 45 energiprocent. Højere fedtindhold i foderet reducerer mængden af hormonet, som signalerer mæthed. I typisk dansk kost udgør fedtet 30-35 procent af energiindholdet.

Hormonet oleoylethanolamid (OEA) dannes lokalt i tarmene.

Studier med rotter har vist, at indgift af syntetisk OEA fører til nedsat fødeindtag. Hvis hormonet virker på samme måde hos mennesker, vil man sandsynligvis kunne udvikle et lægemiddel til behandling af fedme.

OMDANNELSESPRODUKTER ER DA IKKE GIFTIGE? Antimikrobiale omdannelsesprodukter kan have en højere, lavere eller samme bakterielle potens som lægemiddelstoffet. Langt de fleste lægemiddelstoffer bliver metaboliseret i kroppen til mindre potente produkter, men i nogle tilfælde kan omdannelsesprodukterne have samme potens eller endda være mere potente end selve lægemiddelstoffet.

Figuren viser et økotoksikologisk testresultat ved dosisrespons kurver. I testen blev jordbakterier udsat for et coccidiostatikum, robenidin (blå), samt fotolyseprodukter af robenidin (rød).

Testen viste, at lægemiddelstoffet hæmmer bakteriers vækst tre gange mere effektivt end omdannelsesprodukterne, men det er værd at bemærke, at omdannelsesprodukterne bevarer robenidins antimikrobiale potens. Analysen indikerer, at robenidin vil blive omdannet i overfladen af søer, og at omdannelsesprodukterne muligvis bliver mere mobile, hvilket kan medføre effekter på vandlevende organismer.

Hæmning (%)

100

50

0

-2

-1

0

1

2

Koncentration af moderstof (µM)

PET-scanninger kan vise unormal nerveaktivitet ved hjernesygdomme og følge effekten af medicinsk behandling. Ved undersøgelsen benyttes radioaktivt mærkede sporstoffer, som målrettes til at binde til receptorer, der er involveret i forskellige sygdomme.

Her ses et tredimensionalt PET-billede af en levende hjerne. Mængden af sporstof aftager med farverne sort > blå > blågrøn > grøn > gul > rød > hvid.

Opklaring af proteinstrukturer: En gradvist roterende proteinkrystal bestråles med intens røntgenstråling.

Krystallen spreder røntgenstrålen, og der dannes spredningsmønstre.

Ud fra spredningsmønstrene fremstilles et tredimensionelt kort over elektronernes placering i krystallen.

Kortet bruges til at bygge en model af proteinets struktur, som viser de enkelte atomers art og indbyrdes positioner i proteinmolekylet.

Til venstre vises den naturlige proteinsyntese. mRNA, der koder for et protein, aflæses i cellens proteinfabrik, mens tRNA bringer proteinets byggesten, aminosyrerne, til fabrikken. Når komplementært mRNA og tRNA kobles sammen, sættes den rigtige aminosyre på den voksende perlekæde af aminosyrer, som proteinet består af. Til højre: I laboratoriet kobles en unaturlig aminosyre (blå) på tRNA, og mRNA modificeres, så mRNA indeholder en sekvens, der passer til tRNA med den unaturlige aminosyre. I midten: Den unaturlige aminosyre indbygges nu i proteinet.

HO

HO

O

O OH

OH O

HO

OH -

N

N

+

N

O

HO

O UV

OH N

125

O

O 125

På fisketur i hjernen: Søen er en proteinopløsning fra en rottehjerne. Maddingen er et GHB-lignende molekyle, og fisken er det protein, som GHB binder til i hjernen. Når fisken bider på, fanges den på krogen. Ved de efterfølgende analyser i laboratoriet kan proteinet detekteres, fordi det afsløres af en radioaktiv lampe på fiskekrogen. Den molekylære fiskestang er baseret på strukturen af GHB (blå) og designet, så der er plads til to aromatiske phenylringe, som bidrager til proteinets genkendelse af GHB. Krogen er en azidgruppe, N=N=N (sort), som kan fraspalte et kvælstofmolekyle, N2, og omdannes til en nitren (rød), når gruppen belyses med ultraviolet lys. Nitrener er meget reaktive og reagerer kemisk med proteinet, hvorved der dannes en stærk kovalent binding. Lampen et radioaktivt atom, jod125 (gul), som er placeret på den ene ring.

Afrikanske planter med CNS aktivitet

Den sydafrikanske plante Rhus 足pyroides anvendes i traditionel 足medicin mod kramper og epilepsi.

Fast-fase peptidsyntese

Proteinudtryk HS

O H2N

O

H2N

SR

OH

Ligering

O H2N

HS

O

N H

OH

Foldning

Semi-syntese kombinerer genetisk fremstilling af proteiner (tv.) med fast-fase peptidsyntese (th.). Først skal de to komponenter, protein og peptid, fremstilles, så de udstyres med komplementære kemiske grupper, der muliggør, at fragmenterne kan sættes sammen som byggeklodser. Dernæst skal proteinet og peptidet ”limes” sammen, hvorved det semi-syntetiske protein dannes.

Præsynaptisk nervecelle

Postsynaptisk nervecelle

Til venstre ses en synapse, hvor serotonin fungerer som signalstof. Signalstofferne frigives fra den presynaptiske nervecelle og udøver deres effekt ved at aktivere receptorer på den post­synaptiske celle. Signal­stofferne fjernes fra synapsespalten af serotonin-transportøren, som sidder i cellemembranen på den pre­synaptiske nervecelle, og som pumper signalstofferne ind i cellen igen.

Til højre vises en model af, hvordan serotonin-­transportørerne menes at se ud.

Figuren viser en model af serotonin-transportøren i kompleks med escitalopram. Lægemiddelstoffet er vist i violet, og det binder inde i kernen af det blå transportørprotein.

Til venstre zoomes der ind på bindingslommen. De seks aminosyrer, som er meget vigtige for escitaloprams evne til at blokere transportøren er vist som orange stænger.

Signalstoffet GABA transporteres fra ydersiden af cellen og ind i cellen ved hjælp af en GABAtransportør. Transporten kan kun foregå, hvis der samtidig sker transport af to natriumioner og en chloridion. Strukturelt består transportøren bl.a. af 12 mindre dele, der går igennem cellemembranen.

Delene er angivet med forskellige farver. Dette kaldes et 12 transmembran-domæne.

Illustration af signaltransmission mellem nerveceller med AMPA-receptorer. Uden bundet signalstof er receptoren i sin hviletilstand . Ved binding af signalstoffet glutamat ændres receptorens konformation, så en ionkanal åbnes , og herved overføres nerveimpulsen til modtagercellen. AMPA-receptorer er opbygget af 4 forskellige underenheder, GluR1 – GluR4, som alle er proteiner. Underenhederne kan sammensættes i forskellige kombinationer og på den måde danne de forskellige varianter af AMPA-receptorer. I receptorens bindingslomme er der meget stor lighed mellem de 4 underenheder. Alle aminosyreresterne i bindingslommen er identiske bortset fra Tyrosin-702. I GluR1 og GluR2 sidder der en tyrosinrest i position 702, mens en nærtbeslægtet aminosyrerest, phenylalanin, er placeret i den tilsvarende position i GluR3 og GluR4.

Computerprogrammet SMARTCyp kan forudsige, hvilke metabolitter et givet lĂŚgemiddelstof omdannes til i leveren. Eksemplet viser, hvilke metabolitter, der kan dannes af lĂŚgemiddelstoffet Diazepam.

MÆND

3,0

ODDS RATIO

2,5

MÆND

3,0

ODDS RATIO

2,5

1,5 1,0

2,0 0,5 1,5 0 1,0

Høj

Middel SOC

Lav

0,5

2,0

0

Høj

Middel SOC

KVINDER

4,0

Lav

3,5 3,0 ODDS RATIO

1,5

KVINDER

4,0 3,5

1,0

3,0 ODDS RATIO

ODDS RATIO

2,0

0,5

2,5 2,0 1,5 1,0

2,5

0,5

2,0

0

1,5

Høj

Middel SOC

1,0 0,5

0 Nej (næsten aldrig)

Af og til

Ofte

STRESS I HVERDAGEN

Figuren viser sammenhængen mellem forskellige niveauer af stress i hverdagen og brug af smertestillende håndkøbsmedicin. De anvendte data stammer fra danskere i alderen 25-44 år, i alt 4.739 personer, som deltog i en national undersøgelse udført af Statens Institut for Folkesundhed i 2005.

Ikke stresset

0 Høj

Middel SOC Ikke stresset

Lav

Stresset

Hvis vi føler sammenhæng i vores tilværelse, er vi bedre til at håndtere stress, end når livet føles uoverskueligt. Diagrammerne viser sammenhængen mellem stress, brug af smertestillende håndkøbsmedicin og følelsen af sammenhæng i tilværelsen (Sense of coherence, SOC). De anvendte data stammer fra Det Danske Livsstil og Medicinbrugs Survey 2009.

Lav

Stresset

Moderne subunit-vacciner bestĂĽr typisk af tre komponenter: Et eller flere antigener der giver et specifikt immunsvar over for en bestemt mikroorganisme. Antigener kan vĂŚre proteiner, peptider eller DNA. Et deliverysystem, ofte en partikelstruktur, der kan prĂŚsentere og aflevere antigener pĂĽ rette vis til immunforsvaret.

En immunpotensator som modulerer eller stimulerer et immunrespons mod antigenet. Tilsammen kaldes deliverysystemet og immunpotensatoren for en adjuvans.

7000

5250

3500

Rådgivning af astmatikere foretages efter manualen ’Tjek på inhalation’. Kurven viser Lægemiddelstyrelsens opgørelse af antallet af rådgivninger på landsplan.

1750

Juli 08

April 08

Jan 08

Okt 07

Juli 07

April 07

Jan 06

Okt 06

Juli 06

April 06

Jan 06

Okt 05

Juli 05

April 05

0