Ung eliteforsker vil finde nye antibiotika - 28.01.2010

Postdoc, ph.d. fra LIFE - Det Biovidenskabelige Fakultet ved Københavns Universitet, Rasmus John Normand Frandsen, har netop modtaget Det Frie Forskningsråds Ung Eliteforskerpris for sit projekt, der udforsker potentialet i skimmelsvampes produktion af bioaktive stoffer. Ambitionen er at udvikle en teknologisk platform til identifikation og produktion af nye antibiotika.

Den øgede forekomst af multiresistente sygdomsforårsagende bakterier udgør et stadigt stigende problem for behandlingen af selv simple infektionssygdomme. Forskningsprojektet sigter mod at udvikle nye antibiotika gennem konstruktion af nye multifunktionelle enzymer og biosynteseveje. Projektet vil fokusere på enzymer (iterativ polyketide synthaser) isoleret fra skimmelsvampe. Disse enzymer er opbygget af mange aktive sites, der hver er ansvarlig for at katalysere et trin i dannelsen af polyketider. Hovedideen i projektet er at blande aktive sites fra eksisterende enzymer på nye måder med det formål at producere nye bioaktive polyketider. Dette kræver udviklingen af en ny kloningsplatform, der tillader tilfældig samling af op til 11 forskellige typer af aktive sites fra eksisterende enzymer i ét enkelt reaktionstrin. Dette system vil resultere i dannelsen af samlinger (biblioteker) af nye sammensatte enzymer, der potentielt vil producere nye biologisk aktive stoffer. Disse biblioteker vil blive undersøgt for nye antibiotika.

De forskningsmæssige udfordringer og perspektiver
- At udvikle de nødvendige molekylærbiologiske værktøjer til samling af nye enzymer.
- At forstå samspillet mellem de forskellige aktive sites
- At forstå hvordan enzymerne ”beslutter”, hvilke aktive sites den skal bruge, og hvornår de skal bruges. 

De langsigtede perspektiver med projektet

Antibiotika: Fremstilling af antibiotika med nye virkemekanismer, hvilket vil tillade behandling af infektioner, der ellers ikke ville kunne behandles.

Designer drugs: En stor mængde af de bioaktive stoffer, der i dag bruges som aktive stoffer i medicin, er enten hentet direkte fra naturen eller inspireret af naturstoffer, penicillin er et godt eksempel på dette. Da mange af disse stoffer er meget komplicerede, er de meget svære og dyre at fremstille kemisk i laboratoriet, hvorfor man typisk udnytter bakterier og skimmelsvampe som produktionsorganismer. Det er håbet, at en bedre forståelse af, hvordan iterative polyketide synthaser virker, vil gøre det muligt at fremstille og producere designerstoffer gennem intelligent design af enzymerne (kemiske forbindelser på bestilling).

Hvordan forholder projektet sig til områdets internationale udvikling?
Projektet vil tilvejebringe en bedre forståelse for, hvordan iPKS’er og deres aktive sites fungerer, en problemstilling som flere internationale forskningsgrupper kæmper med. De teknologiske løsninger, som projektet forventes at afføde, er unikke både i national og international sammenhæng. Projektet er planlagt til at inkludere et forskningsophold hos professor Chaitan Khosla ved Stanford University (USA). Desuden vil projektet også trække på ekspertise i det private erhvervsliv via et samarbejde med den internationale biotek-virksomhed Evolva.

Hvordan opstod din interesse for netop dette forskningsfelt?
Jeg blev introduceret til skimmelsvampens vidunderlige verden gennem et studenterprojekt hos professor Henriette Giese på KU-LIFE i det første år af min kandidatuddannelse. Mit speciale og efterfølgende ph.d. kom til at omhandle kortlægningen af de biosynteseveje, der fører til dannelse af toksiner i plantepatogene skimmelsvampe. Med det nuværende projekt forsøger jeg at overføre den grundvidenskabelige viden mine sidste fem år inden for feltet har tilvejebragt til løsning af en samfundsrelevant problemstilling. Antibiotikaresistente bakterier udgør et stadigt stigende problem og truer med at kaste os tilbage til tiden før Alexander Flemings banebrydende opdagelsen af penicillin i 1928.

Hvilke muligheder giver pengene fra Ung Eliteforskerprisen dig?
Prisen vil give mig mulighed for at forblive opdateret inden for mit felt gennem deltagelse i flere internationale konferencer. Desuden håber jeg på, at prisen vil muliggøre et kortere forskningsophold hos professor Craig Townsend (Johns Hopkins University, USA), der er ekspert inden for feltet. Prisen giver også plads i budgettet til at køre de små skæve forsøg, som man ikke tør fortælle om til andre - med mindre de går godt .

Lidt om mennesket bag forskeren
Efter 12 års kæresteri med min gymnasiekæreste Mette Frandsen (laborant i forskningslaboratorium) giftede vi os i 2005. I sommer blev vi så de stolte forældre til vores første barn Natasja. Vores fritid nyder vi sammen med Natasja og hendes bedsteforældre. Når tiden tillader det, ynder vi at gå på kunstmuseer, i teateret (komik) eller biografen (mainstream Hollywood). Men ellers går meget af fritiden med min yndlingshobby – videnskab.

Fødested, gymnasium og bopælskommune
Født i København, student fra Allerød Gymnasium og bopæl i Allerød Kommune.

Forskningsrådets begrundelse for tildeling af prisen
Rasmus John Normand Frandsen forventes at afslutte sit ph.d.-studium den 1. marts ved LIFE-Københavns Universitet. Oprindeligt er han uddannet cand.scient. i biologi fra Den Kgl. Veterinær og Landbohøjskole i 2005 og har en bachelorgrad fra Aarhus Universitet i biologi i 2002.

Under sine studier har Rasmus John Normand Frandsen været særdeles produktiv med fire publikationer, heraf to som hovedforfatter, som alle er trykt i perioden 2006-2009 i kendte mikrobiologiske eller molekylærbiologiske tidsskrifter. Resultater af hans arbejde er løbende blevet præsenteret ved internationale konferencer som poster og orale præsentationer.

Forskningsprojektet, som han har modtaget støtte til, sigter mod at udvikle nye antibiotika ved at kombinere kendte enzymdomæner fra en bestemt gruppe af enzymer, nemlig de såkaldte polyketid syntaser. Polyketidsyntaser er multifunktionelle enzymer med mange aktive sites, der hver især kan katalysere en reaktion under biosyntesen af polyketid. Tidligere studier har vist, at forskellige dele af disse enzymer kan kombineres på mange måder, og at sådanne kombinationer kan resultere i stoffer med nye egenskaber. Projektet sigter mod at udvikle en ny kloningsplatform i gær til en effektiv fremstilling af disse kombinerede enzymer, og efterfølgende vil man ud fra biblioteker af kombinerede enzymer specielt lede efter enzymer med antimikrobielle egenskaber. Kloningsplatformen vil være kompatibel med eksisterende teknologier til fremstilling af kemisk diversitet via kombinatorisk biokemi, såsom ekspression af biblioteker af modificerende enzymer. Projektet vil udføres på DTU Systembiologi, Institut for Systembiologi, og det sker i tæt samarbejde med en mindre virksomhed inden for produktion af antimikrobielle stoffer (www.evolva.com).

Rådet har på den baggrund valgt at indstille Rasmus John Normand Frandsen som modtager af Det Frie Forskningsråds pris som Ung Eliteforsker 2009.

Yderligere oplysninger om projektet
Kontakt Rasmus John Normand Frandsen. Telefon: 3533 2608 (arbejde), 2251 1435 (mobil); e-mail: RAF@life.ku.dk.

Yderligere oplysninger om baggrunden for prisen
Formand for Det Frie Forskningsråd | Teknologi og Produktion, forskningsprofessor Henrik Callesen. Telefon: 8999 1261; e-mail: henrik.callesen@agrsci.dk.

Forskningsprojektets videnskabelige titel
Chimeric iterative polyketide synthases – Technological platform for the identification and production of novel anti-bacterial compounds.

Bevilling fra Det Frie Forskningsråd | Teknologi og Produktion
2.823.124 kr

Ansættelsessted
Danmarks Tekniske Universitet, Institut for Systembiologi, Center for Mikrobiel Bioteknologi (CMB)

Forskningsprojektet udføres på
Danmarks Tekniske Universitet, Institut for Systembiologi, Center for Mikrobiel Bioteknologi (CMB)