Claudio söker efter nycklarna till genomet

Under uppväxten hade Claudio Cantù en stark passion för hajar och dinosaurier. Denna fascination ledde honom så småningom in i molekylärbiologins värld. "Mitt mål i livet är att förstå hur genomet fungerar. Vårt genom bestämmer vad vi är, men vi vet ännu inte hur det mesta fungerar!"

Manlig forskare i universitetsmiljö. Claudio Cantù söker efter nycklarna till genomet. Ulrik Svedin

När han inte är i labbet och försöker låsa upp dörrar till genomet (den sammantagna arvsmassan hos en levande organism, bestående av DNA) kan du hitta Claudio i en och annan sjö på sommaren.

- Sport är en stor del av mitt liv. Nästan en besatthet på senare tid. På sommaren gör jag något som kallas sjömaraton. Det innebär att simma i så många sjöar som möjligt. En aktivitet som jag älskar att göra, säger Claudio.

Trivs i Sverige

Det har gått drygt fyra år sedan Claudio Cantù kom till Sverige. Han lämnade Schweiz och Zürichs universitet 2018 och började då sin tjänst vid Linköpings universitet (LiU). Vid den tidpunkten hade han fått ett par anbud, men det från LiU var det absolut bästa.

- Det var det bästa erbjudandet på grund av WCMM-initiativet. Det prestigefyllda startpaketet gjorde att jag kunde göra många experiment och anställa andra forskare. Det jag gillade med det här universitetet är att de fick mig att känna mig önskad och det var viktigast för mig. Efter fyra år känner jag mig fortfarande väldigt välkommen.

Medlemmar ur Claudio Cantùs forskargrupp.Claudio Cantùs forskargrupp. Foto Ulrik SvedinUnder de senaste åren på Linköpings universitet har det hänt mycket. Han leder nu en forskargrupp på ca. tio personer i Cantùlabbet, där de studerar embryonal utveckling. Det betyder i huvudsak vad som händer från det ögonblick vi blir befruktade till det ögonblick vi är fullt fungerande organismer. Claudio förklarar vad problemet är som de försöker lösa.

- Du är en cell i början, och många biljoner celler i slutet. I vårt labb försöker vi förstå vad som är instruktionerna för genomet som talar om för varje cell vad den måste bli. Det är detta som håller oss sysselsatta varje dag.

 

Mitt mål i livet är att förstå hur genomet fungerar

 

Stängda dörrar till genomet

Genomet innehåller alla genetiska instruktioner för att skapa en person. Varje cell i vår kropp (med bara några få undantag) har samma genom, vilket är samlingen av alla ca. 20 000 gener som gör oss till vad vi är.

- Mitt mål i livet är att förstå hur varje cell aktiverar de rätta generna, vilket är ett problem långt ifrån trivialt att lösa, säger Claudio.

Om man summerar alla gener har man någonstans mellan två och fem procent av arvsmassan. Resten av arvsmassan är saker som vi inte förstår särskilt väl. Claudio försöker beskriva det med hjälp av en analogi, där man bor i ett hus men inte vet vad som finns bakom de flesta dörrarna.

- Du bor i ett hus som har tio rum, men du har bara varit i ett av dem. Alla andra dörrar är stängda: är du inte nyfiken på att gå och öppna de andra dörrarna och se vad det finns i ditt eget hus? Vi har denna typ av kunskap om vårt genom, eftersom vi bara kan beskriva mindre än tio procent av dess innehåll. Genomet innehåller instruktionerna för att göra en människa eller någon existerande organism. Kan du komma på en viktigare fråga? Det tog mig 15 år för att förstå att det är detta som håller mig vaken på natten.

Flera forskargrupper runt om i världen försöker öppna dessa dörrar, men det är en mycket utmanande uppgift. Vad Claudio och forskare inom hans område behöver förstå är molekylära händelser i så liten skala att endast sofistikerad teknologi kan avslöja dessa. Du kan inte se genomet i aktion med dina blotta ögon, och de viktiga detaljerna är inte ens synliga med det mest kraftfulla mikroskopet.

En bild där en forskare undersöker i labbet.I labbet studeras hur celler reglerar sitt genuttryck under embryonal utveckling och hur detta leder till bildandet av specifika celltyper och organ. Foto John Karlsson- Vi behöver ofta förlita oss på en typ av bevis som är indirekt. Till exempel kan vi ta bort en gen eller ett segment av genomet och sedan observera vad som händer med den embryonala utvecklingen av en mus. Om musen till exempel inte utvecklar ett öga kan vi dra slutsatsen att den genen eller det genomiska segmentet krävs för att utveckla ett öga. Men om du tar bort motorn i en bil, slutar bilen att fungera. Ändå säger detta inte dig hur motorn fungerar.

Teknik är en av huvudkomponenterna som krävs för att öppna fler dörrar.

- Vi försöker inte bara svara på specifika frågor, utan vi försöker också utveckla ny teknik som kan vara nyckeln till dessa dörrar. Ge oss 20 år till, säger Claudio med ett skratt.

Nyfikenhet och skönhet

Det finns tre anledningar till att den här typen av forskning är viktig enligt Claudio.

- Den första är att vi verkligen vill upptäcka vad som finns bakom dessa dörrar. Nyfikenhet är en ostoppbar process som kännetecknar mänskligheten. Den starka önskan om att förstå saker.

Claudio hoppas att hans grupp kan bidra till att öppna några av dessa dörrar. Då kan alla kliva in.

- Det här är en av de häftiga sakerna med vetenskap. När vi väl upptäcker något kan det bli allmänt känt. Känt i den meningen att alla kan titta på det, studera det, kontrollera bevisen och försöka motbevisa det. Vi har alla nytta av kunskap.

 

Vetenskapens resultat, som en vacker artefakt, är jämförbart med en Van Gogh-målning

 

Det andra skälet är vad Claudio refererar till som Van Gogh-principen.

- När vi upptäcker ett nytt faktum om världen, inser vi hur eleganta naturens mekanismer är. Vetenskapens resultat, som en vacker artefakt, är jämförbart med en Van Gogh-målning, eftersom de är mänskliga prestationer som en kan känna vördnad inför, förundran av och till och med en djup känsla av andlighet kring."

Den tredje är att förbättra livskvaliteten genom upptäckten av orsaker och behandlingar för sjukdomar.

- Du kanske blir förvånad över att jag placerar denna på tredje plats, men jag vill vara ärlig. Jag motiveras främst av nyfikenhet och av impulsen att förstå hur komplext livet är.

Samhällsnyttan

Om hur hans forskning kan komma till nytta för samhället tror han att forskningen om embryonal utveckling har betydelse.

- Detta kan låta paradoxalt, men genom att studera embryonal utveckling har vi också förstått att vissa celler i vuxna kroppar kan återaktivera embryonala genetiska program, och detta kan bero på mutationer orsakade av solljus, rökning, dåliga matvanor etc.. Ofta ser cancerceller ut som snabbt förökande celler av ett embryo.

Vad celler under embryonal utveckling vet mycket väl att göra är att växa, snabbt. På några veckor går ett embryo från en cell till en sammansättning av många biljoner celler. Pierfrancesco Pagella, postdoktor, arbetar i labbet tillsammans med Pritha Guha Mojumder (i mitten) och Valeria Ghezzi (till vänster). Pierfrancesco Pagella, postdoktor, arbetar i labbet tillsammans med Pritha Guha Mojumder (i mitten) och Valeria Ghezzi (till vänster). Foto John Karlsson

- Om du återaktiverar några av dessa processer hos en vuxen, även om du inte vill återaktivera dem, får du vad vi kallar cancer. Våra upptäckter har redan hjälpt oss att identifiera några fall där cancer återaktiverar embryologiska genetiska utvecklingsprocesser. Detta är viktigt eftersom det kan vara dessa avvikande aktiverade processer som kan bli målet för den ökända ”the magic bullet”.

”The magic bullet” syftar på Paul Ehrlich (1854–1915) som myntade termen. Ehrlich förutspådde att kemister i deras laboratorier snart skulle kunna producera ämnen som skulle söka upp specifika sjukdomsframkallande ämnen. Han kallade dessa ämnen "magic bullets".

Det stora problemet med cancerbiologi är att cancer uppstår från våra celler. En cancercell har vår arvsmassa och är väldigt lik våra celler. Det gör det svårt att skilja dem från de normala cellerna i våra kroppar, som också behöver föröka sig.

- Vi kanske är något på spåren just nu och det här kommer från våra studier av embryonal utveckling, vilket jag tycker är fantastiskt.

Tre sällsynta ögonblick

Att få ett genombrott i labbet som vetenskapsman är inte något som händer särskilt ofta. Claudio kan minnas tre sådana sällsynta ögonblick. En gång under sin doktorandtid, en gång under sin postdok och en gång i Linköping. Claudio Cantú pratar passionerat om sin forskning framför sin bokhylla där vi kan se docentdiplomet från 2020.Claudio Cantù pratar passionerat om sin forskning framför sin bokhylla där vi kan se docentdiplomet från 2020. Foto John Karlsson

- Jag kan minnas tre olika ögonblick under min forskarkarriär över drygt 15 år. Dessa ögonblick är mycket sällsynta. Du gör ett experiment, och resultatet är mycket tydligt. Det säger dig något talande som gör att du bara tänker "WOW".

Kan du beskriva känslan i det ögonblicket?

- I stället för "Eureka!", ropar jag vanligtvis "Nature paper!" med hänvisning till den prestigefyllda vetenskapliga tidskriften. Tanken på att ha en upptäckt i dina händer triggar önskan om att bli en berömd vetenskapsman. Men inte bara. Det känns ungefär som när du ser en twist i slutet av en film som du inte såg komma och då vill du berätta för alla om det.

 

Just nu kan jag vara den enda som vet detta i hela universum

 

Inom vetenskapen blir det i stället en omvänd spoilervarning, där du kan berätta för alla om din upptäckt. Tvärtemot filmanalogin. Men hur kan du veta att du är den första personen som gör denna upptäckt?

- Du kan inte alltid vara säker, det är därför som forskare alltid säger, "såvitt jag vet vet ingen detta". Du kan inte vara säker på att ingen annan någonsin upptäckt det. Du kan titta i litteraturen, men om det är ett problem du har arbetat på under en period, har du redan kollat i litteraturen. När du har den här typen av resultat får du känslan av "Just nu kan jag vara den enda som vet detta i hela universum" och det är coolt.

Hajar, dinosaurier och prosa

Claudio Cantù har en design av Tyrannosaurus Rex gjord av LEGO som står på hans bokhylla på hans kontor.Claudio Cantù har en design av Tyrannosaurus Rex gjord av LEGO som står i bokhyllan på hans kontor. Foto John KarlssonTidigt utvecklade Claudio en önskan att bli vetenskapsman. Kanske var det intresset för naturen som banade vägen. De otaliga illustrationstidningarna med hajar och dinosaurier, som han än i dag köper, öppnade dörren till vetenskapens värld.

- Sedan jag var barn har jag inte kunnat bestämma mig om jag skulle bli marinbiolog eller paleontolog. Anledningen är väldigt enkel som för många barn. Jag gillade hajar och dinosaurier. Det här är något jag fortfarande har med mig än i dag.

På gymnasiet hade Claudio det relativt lätt för ämnen som kemi, biologi och matematik, men han gillade det inte särskilt mycket. Personer i hans omgivning sa åt honom att bli läkare, men han föredrog att fokusera på ämnen han gillade.

- Jag var 19 vid den tiden och jag brydde mig inte om att hitta ett jobb, jag ville bara titta på vad jag gillar. Jag tappade aldrig den drivkraften.

Begäret att förstå världen och all dess komplexitet gav också näring åt hans intresse för litteratur kring tjugoårsåldern.

- Jag gillar prosa. Jag uppskattar texter där saker förklaras på ett tydligt sätt så att vem som helst kan förstå dem. Jag gillar också grammatik och analys av en texts struktur. Detta är något som jag tar med mig till denna dag i mitt jobb på LiU. Som forskare måste vi kommunicera våra upptäckter genom att skriva artiklar eller övertyga finansiärer genom att skriva forskningsförslag. Skrivandet är en stor del av mitt jobb, och jag tycker mycket om det.

Magiskt första år

För att hålla möjligheten att bli marinbiolog vid liv, bestämde sig Claudio för att studera biologi vid University of Milano-Bicocca. Sedan hände något.

 

Jag tror att jag blev förälskad i disciplinen genetik

 

- Första året på universitetet hände något. Jag började studera genetik. Det kanske låter konstigt men jag tror att jag blev förälskad i disciplinen genetik när jag studerade den 21-årige studenten Alfred Sturtevants arbete.

Alfred Sturtevant var elev till en mycket berömd vetenskapsman som hette Thomas Hunt Morgan i början av 1900-talet. Sturtevants mest anmärkningsvärda upptäckter inkluderar principen om genetisk kartläggning. Historien Claudio syftar på är när Alfred tillbringade en natt med att tänka på ett problem de hade i sitt labb. Den natten var han den första som ritade en fysisk karta över en kromosom. Det var för cirka 110 år sedan.

- Genom att kombinera experimentella observationer och intellekt kunde den här unga studenten beskriva något sofistikerat, men ändå så litet som inte ens kan observeras direkt, och han hade rätt! Min förvåning härrör från det faktum att det han upptäckte motsvarar händelser som händer i skalstorleken av DNA. Dessa molekyler är mindre än ljusets våglängd. De kan inte ses, inte ens i princip. Manlig forskare i universitetsmiljö.Claudio Cantù. Foto Ulrik Svedin

Det första året på universitetet övertygades Claudio om att hans största önskan var att bli molekylärbiolog. Djur är intressanta, men de mindre delarna som de är gjorda av är ännu mer fascinerande.

- Det faktum att vi kan förstå saker som är otroligt komplexa, men ändå undviker våra primära sinnen och ibland vår intuition. Jag ville göra något i den stilen. Detta övervann lite passionen för både hajar och dinosaurier. Jag ångrar nu ibland detta val, ler Claudio.

Fem år framåt

2027 kommer Claudio att fylla 45 år. Vad har hänt då?

- Jag hoppas att vi kommer att ha uppnått två saker. Den ena är att öppna åtminstone en av de många stängda dörrarna som kommer att avslöja hur genomet fungerar. Att åstadkomma ett verkligt bidrag inom vetenskapen, alltså att vår upptäckt är verklig och inte motbevisas till slutet av universum.

Och den andra?

- Den andra är att framgångsrikt slutföra denna halv-upptäckt som vi har just nu, där vi observerar en nyckelskillnad mellan kolorektala cancerceller och normala kolonceller. Det beror på vår förståelse för embryonal utveckling. Jag hoppas att dessa två saker är möjliga inom fem år.

Några andra mål?

- Jag har ett populärvetenskapligt skrivarprojekt, där jag vill beskriva för alla vad jag gör. Att få berätta om denna fantastiska disciplin som är utvecklingsbiologi.

Fakta om Claudio Visa/dölj innehåll

Viktigaste boken?
- Det finns två mycket viktiga böcker i mitt liv. Den ena är The Long Walk av Stephen King. Det var boken som lärde mig nöjet med att läsa. Jag var elva år och det var första gången jag inte kunde lägga ifrån mig en bok. Den andra boken, kanske den första i betydelse för mig, är The Selfish Gene av Richard Dawkins. Jag kallar Dawkins en intellektuell hjälte. När jag läser hans texter blir jag nästan rörd av hans klarhet, och jag känner mig lycklig över att det finns personer i världen med det skarpa intellektet att förstå och förklara genuint sofistikerade fenomen. Hans sätt att skriva är det jag eftersträvar när jag skriver.

Bästa med att vara forskare?
- Att det här jobbet nästan aldrig upprepar sig. Som forskare letar man alltid efter en ny fråga, en ny upptäckt, med hjälp av ny teknik. Det är aldrig tråkigt. Jag har alltid känslan av att man alltid lär sig något. Och jag nästan undantagslöst tänker på mig själv från föregående år som dum. Jag tar det som ett bevis på att jag måste ha lärt mig något under tiden.

Några hobbies?
- Läsa och springa, även om det är mer tvångstankar än hobbyer. Och även om jag precis fyllt 40, köper jag fortfarande LEGO ibland.

Manlig forskare i universitetsmiljö.Claudio Cantù. Foto Ulrik Svedin

Detta porträtt ingår i reportageserien Unga lovande forskare vid Institutionen för biomedicinska och kliniska vetenskaper (BKV) vid Linköpings universitet.

Mer om forskningen Visa/dölj innehåll

Senaste nytt från LiU Visa/dölj innehåll