Mangfold vår styrke

De fleste forskningsinstitusjoner anbefaler at du har et forskningsopphold i utlandet i løpet av doktorgrads- eller postdoktorperioden. Et forskningsopphold vil hjelpe deg med å etablere og utvikle internasjonalt samarbeid, samt gi ny drivkraft for ditt eget og hjemmeinstitusjonens vitenskapelige arbeid. Det gir også mulighet for personlig utvikling, ved å utøve uavhengighet, utforske nysgjerrighet, lære av forskjellige kulturer og praktisere et annet språk – det er alt er en del av pakken. Sylvia Varland er postdoktor i labgruppen til Professor Thomas Arnesen ved Institutt for Biomedisin. Hun kom nylig tilbake fra et 2-årig forskningsopphold ved Universitetet i Toronto, Canada.

Les mer om hennes vitenskapelige eventyr og kulturelle opplevelser.

Forsker Sylvia Varland var på jakt etter nye utfordringer med et mulig opphold i utlandet, etter å ha fullført en doktorgrad i molekylærbiologi i Arnesen laboratoriet ved Universitetet i Bergen, i 2016. Hun hadde lenge vært interessert i presisjonsmedisin og ønsket å kombinere det med sin bakgrunn i molekylærbiologi. «I doktorgradsarbeidet mitt studerte jeg metabolsk regulering av N-terminal acetylering, en av de vanligste proteinmodifiseringene i menneskeceller», sier Sylvia. «Ved å anvende funksjonell genomikk, ønsket jeg å lære mer om denne proteinmodifiseringen fra et genetisk perspektiv og dens innvirkning på menneskelige sykdommer».

Systematisk analyse av genetiske interaksjoner
Året før hadde Sylvia Varland, med støtte fra Meltzerfondet, presentert deler av doktorgradsarbeidet sitt på en internasjonal konferanse om gjærgenetikk og molekylærbiologi (ICYGMB). På konferansen ble hun introdusert for banebrytende forskning om hvordan gener i en celle samhandler i grupper. Professorene Charles Boone og Brenda Andrews ved Universitet i Toronto, og Professor Chad Myers ved University of Minnesota-Twin Cities ledet studien, som det tok mer enn 15 år å fullføre. I dette pionerarbeidet kartla de alle mulige genetiske interaksjoner i gjæren Saccharomyces cerevisiae. De brukte dataene til å lage et globalt genetisk interaksjonsnettverk som fremhever den funksjonelle organiseringen av en celle og som kan brukes for forutsi genfunksjon (Costanzo et al, 2016, Science)

Mobilitetsstipend er et viktig springbrett
Sylvia syntes systemtilnærmingen i den banebrytende studien av Boone, Andrews og Myers-gruppene var veldig fascinerende. «Molekylærbiologer, som meg selv, er vant til å dissekere cellulære prosesser til molekylære moduler og byggesteiner. Men denne reduksjonistisk tilnærming er ikke alltid tilstrekkelig fordi biologiske systemer er ekstremt kompliserte», sier Sylvia. «Vi vet at mangel på N-terminal acetylering kan føre til sykdom. Men vi vet ikke hvordan NAT-enzymene, som utfører denne proteinmodifiseringen, påvirker hverandre. Dersom et NAT-enzym mangler eller ikke fungerer som det skal kan de andre NAT-enzymene overta?», fortsetter hun entusiastisk. På jakt etter nye utfordringer og med fremtidig genetisk arbeid i tankene kontaktet hun Professor Boone om et mulig samarbeid. Han var svært positivt og hun startet prosessen med å sikre finansiering. Sylvia Varland mottok det prestisjetunge FRIPRO mobilitetsstipendet fra Norges forskningsråd for å studere det genetiske grunnlaget for N-terminal acetylering. Med den økonomiske støtten hun trengte samt et kvalitetsstempel fra EU sitt Marie Curie-program satte Sylvia seg på et fly til Canada, landet som er viden kjent for sin lønnesirup og ishockey.

Unik kompetanse ikke tilgjengelig i Norge
Boone laboratoriet deler et åpent konseptområde med Professor Andrews i det anerkjente Donnelly Center for Cellular and Biomolecular Research, som er tilknyttet Universitet i Toronto. Forskere ved Donnellysenteret oppfordres til å tenke utover sitt eget forskningsfelt og samarbeide på tvers av forskjellige fagområder for å fremme vitenskapelig fremgang. Denne vitenskapelige strategien har gitt Donnellysenteret en unik kompetanse innen biologisk og biomedisinsk forskning. «Jeg ble spesielt imponert over hvordan Donnellysenteret fremmet kreativ tverrfaglig forskning og hvordan dette førte til innovativ teknologiutvikling», sier Sylvia. Det var oppdagelsen av insulin i 1921 som banet vei for medisinsk forskning i Toronto. I dag er denne flerkulturelle byen et arnested for biomedisinsk entreprenørskap, noe som er mulig ved å kombinere grunnleggende og klinisk forskning med bioteknologi og kapitalinvesteringer. «Mange nystartede selskaper har blitt lansert som et direkte resultat av forskning gjort ved Donnellysenteret», fortsetter hun.

Gjærgenetikkens fantastiske kraft
Gjær brukes ikke bare til å heve brød og brygge øl, men det er også en ideell modellorganisme for genetisk forskning. Ved hjelp av gensløyd kan man lage designergjær hvor ett eller flere gener er kuttet ut eller nye er satt inn. De nye gjærmutantene har genetisk endringer i forhold til den originale gjæren. Det er en ting å lage to gjærstammer hvor et gen er slettet, krysse dem og studere veksten til dobbeltmutanten, men det noe helt annet å konstruere mer enn 23 million dobbeltmutanter.  Hvordan er det hele tatt mulig? Professorene Boone og Andrews har bygget seg opp til å bli verdens ledende på funksjonell genomforskning i gjær. De utviklet en teknologi kalt synthetic genetic array (SGA) analysis som automatiserer gjærgenetikk og gjør det mulig å lage genomomfattende samlinger av gjærmutanter. SGA brukes til å lage alle mulige dobbeltmutanter for en mutert utgave av et utvalgt gen, for eksempel gen som koder for NAT enzym. For dette spesifikke arbeidet har Boone og Andrew laboratoriet et sofistikert automatisert anlegg for gjærgenetikk som er unik i verden. Det inkluderer spesiallagde roboter som kan overføre gjærmutantmatriser, utføre gjærtransformasjon og automatisere prøveforberedelser til storskala mikroskopering (high content imaging). Det finnes ikke andre lignende fasiliteter med samme kapasitet for å manipulere og mikroskopere store gjærmatriser, som blir analysert ved bruk av robuste bioinformatiske metoder. Sylvia fikk fri tilgang til gjærfasilitetene og brukte de til å studere trigeniske interaksjoner av utvalgte NAT-enzymer. Til dette prosjektet lagde hun en liten gjærsamling med doble NAT-mutanter som ble krysset med et gjærbibliotek med nesten 6000 gjærmutanter. Men Sylvia sin vitenskapelige iver for å lære mer om NAT-enzymene stoppet ikke med den relativt enkle gjærorganismen.

CRISPR-teknologi kan hjelpe oss med å forstå det genetisk grunnlaget for menneskelig sykdom
Oppdagelsen av CRISPR-teknologien har revolusjonert funksjonell genomforskning og kartlegging av genetisk interaksjoner, noe som muliggjør omfattende kartlegging i menneskeceller. For å overføre innsikten om globale genetiske interaksjonsnettverk fra gjær til menneskeceller slo Boone, Andrews og Myers seg sammen med Professor Jason Moffat, også ved Donnellysenteret. Han har videreutviklet eksisterende CRISPR-teknologi for utføre funksjonelle genetiske analyser av menneskegener på genomskala. Moffat laboratoriet er spesielt kjent for å ha designet forskjellige CRISPR lentivirale biblioteker, hvor TKOv3-biblioteket omfatter  hele 18,053 menneskegener. Sylvia fikk ta del i GIN prosjektet (Genetic Interaction Network), som skal gjennomføre en systematisk kartlegging av genetiske interaksjoner i menneskeceller ved å utføre genomskala CRISPR screens. Til dette formålet har forskerne tatt utgangspunkt i en haploid kreftcelle hvor man nokså lett kan endre et spesifikt gen, for eksempel gen som koder for NAT-enzym. Målet er lage et menneskelig genetisk interaksjonsnettverk. Til dette arbeidet fikk Sylvia hjelp av Dr. Adrian Drazic. Han var med på å oppdage actin N-terminal acetyltransferasen NAA80, som setter brems på cellebevegelighet. Sammen screenet de flere gener som koder for NAT-enzymer. «Genomforskningen som vi har fått til ved hjelp av CRISPR-teknologi har gitt store mengder data, som vil kaste nytt lys over funksjonen til N-terminal acetylering», sier Sylvia.

Canada kan by på fantastisk dyreliv og naturskjønne omgivelser, som Lake Louise i Banff nasjonalpark.

Foto/ill.:

Sylvia Varland

Et forskningsopphold gir både vitenskapelige og personlige erfaringer

Har du noen tips til PhD studenter og postdoktorer som funderer på ta et forskningsopphold i utlandet og ville du ha gjort det igjen?

- Den første utfordringen er å sikre finansiering. Ikke undervurder tiden det tar å planlegge, skrive og evaluere et prosjektforslag. Les retningslinjene grundig. Mange utlysninger fokuserer ikke bare på prosjektbeskrivelsen, men legger også stor vekt på karriereutvikling. Marie Curie individual fellowship fokuserer på Excellence, Implementation og Impact. Hvilken betydning har forskerstipendet for din personlige utvikling? Jeg fikk verdifulle innspill fra Professor Thomas Arnesen og Forsknings- og innovasjonsavdelingen ved UiB for å forbedre søknaden min. Mobilitetsstipendet har fremmet karriereutviklingen min ved at jeg har fått videreutviklet ferdigheter innen prosjektledelse. Men kanskje enda viktigere er det at jeg fått et bredt internasjonalt nettverk av forskere innen molekylærgenetikk og bioinformatikk som følge av forskningsoppholdet ved Donnellysenteret.

- For meg var det viktig å ikke bare fokusere på det vitenskapelige, men også få en følelse for storbyen Toronto. Dermed var forskningsoppholdet også en stor personlig opplevelse. Jeg flyttet inn sammen med to kvinner som jobbet innen media og kommunikasjon. Den ene var født og oppvokst i Toronto mens den andre var en britisk utvandrer. Sammen utforsket vi Toronto, byen som aldri sover. Fra kanadisk høsttakkefest med gresskarskjæring, lørdagsbrunsj, øl på Bellwoods Brewery og Shakespeare in the Park til den uforglemmelige atmosfæren i Toronto da Toronto Raptors vant NBA. Jeg meldte meg også inn i the Norwegian Club of Toronto. Her møtte jeg noen fantastiske mennesker med helt andre bakgrunner enn meg selv. Canada kan by på utallige naturskjønne omgivelser. Jeg benyttet anledningen til å oppleve dyrelivet i fantastiske Rockies, smake hummer på Prince Edward Island og vasse i tranebær på en gård i Muskoka.

Sylvia Varland feirer 17. mai på cellelaben (øverst til venstre). Adrian Drazic sjonglerer cellelabsarbeid og VM i ishockey (øverst til høyre). To forskere, fem uker, en 17 mai feiring og et verdensmesterskap i ishockey senere kan Sylvia vise frem prøvene som er klare for Illumina sekvensering (nederst til venstre). Agarplater klare til SGA og en SGA triplemutant plate (nederst til høyre).

Foto/ill.:

Sylvia Varland

- Jeg er utrolig takknemlig for at Norges forskningsråd valgte å støtte forskningsaktivitetene mine i Toronto, sier Sylvia. Forskningsoppholdet ved Donnellysenteret har utvidet både min vitenskapelig og kulturelle kunnskap. Slagordet til Toronto «Diversity Our Strength» eller «Mangfold vår styrke» gjelder også for vitenskapen. Jeg har stor tro på at det vitenskapelige samfunnet har godt av å være inkluderende og åpne for nye ideer, ofte fra helt andre fagområder, fortsetter hun.

Fremover ønsker Sylvia Varland å bruke sin nyervervede kunnskap om funksjonell genomikk i kombinasjon med molekylærbiologi til å bedre forstå hvordan proteinmodifiseringer påvirker menneskelig helse.