Investera i Nobelpristagande – Neuroner & hjärnarkitektur

Nobelpristoria

Nobelpriset är det mest prestigefyllda priset i den vetenskapliga världen. Det skapades enligt Alfred Nobels testamente för att ge ett pris “till dem som under föregående år har givit den största nyttan för mänskligheten” inom fysik, kemi, fysiologi eller medicin, litteratur och fred. Ett sjätte pris skapades senare för ekonomiska vetenskaper av Sveriges riksbank.

Beslutet om vem som ska tilldelas priset fattas av flera svenska akademiska institutioner.

Arvfrågor

Beslutet att skapa Nobelpriset kom till Alfred Nobel efter att han läste sin egen dödsannons, efter ett misstag av en fransk tidning som missförstod nyheten om hans brors död. Artikeln med rubriken “Dödsfärdens köpmän är död” kritiserade Nobel för hans uppfinning av rökfria sprängämnen, där dynamiten var den mest kända.

Hans uppfinningar påverkade starkt modern krigföring, och Nobel köpte en enorm järn‑ och stålfabrik för att göra den till en stor vapentillverkare. Eftersom han först var kemist, ingenjör och uppfinnare insåg Nobel att han inte ville att hans arv skulle vara en man som kom ihåg för att ha gjort en förmögenhet på krig och andras död.

Nobelpriset

Idag förvaras Nobels förmögenhet i en fond som investeras för att generera inkomster till Nobelstiftelsen samt den guldbelagda gröna medaljen, diplom och penningpriset på 11 miljoner SEK (ungefär 1 miljon USD) som tilldelas vinnarna.

Källa: Britannica

Ofta delas Nobelprispengarna mellan flera vinnare, särskilt inom vetenskapliga områden där det är vanligt att 2 eller 3 ledande personer bidrar tillsammans eller parallellt till ett banbrytande upptäckt.

Genom åren har Nobelpriset blivit DET vetenskapliga priset, som försöker balansera mellan teoretiska och mycket praktiska upptäckter. Det har belönat prestationer som byggt grunden för den moderna världen, som radioaktivitet, antibiotika, röntgenstrålar eller PCR, samt grundläggande vetenskap som solens energikälla, elektronladdning, atomstruktur eller superfluiditet.

Förstå våra hjärnor

Människans sinne och djurens intelligens har varit föremål för filosofisk debatt i årtusenden. Under lång tid var det mestadels en fråga om åsikter och förutfattade meningar som avgjorde vilken syn som skulle dominera.

Detta förändrades med framväxten av modern neurovetenskap. Med upptäckten av neuroner och deras förmåga att överföra elektriska signaler blev idén att studera enskilda neuroner för att förklara komplexa mentala mekanismer realistisk.

Det kombinerades med djurstudier och experimentell psykologi för att ge de första verkliga insikterna i hur våra hjärnor fungerar.

Upptäckten av ”signaltransduktion i nervsystemet” belönades med Nobelpriset i medicin 2000. Neurologi är ett område som har belönats med detta prestigefyllda pris, liksom Nobelpriset i medicin 2021 “för deras upptäckter av receptorer för temperatur och beröring”.

En potentiellt ännu mer imponerande upptäckt var den som belönades med Nobelpriset i medicin 2014, “för deras upptäckter av celler som utgör ett positionssystem i hjärnan”. I grund och botten upptäcktes det att vår hjärnas mentala karta över omgivningen fysiskt finns i en liknande neuronal karta i en specifik del av hjärnan.

Hälften av detta pris tilldelades John O’Keefe och en fjärdedel till både May‑Britt Moser och hennes make, Edvard I. Moser.

Källa: Nobelpriset

Skapa en känsla av plats

Den första idén om att hjärnan kan skapa en koppling mellan platser och händelser genom halvmedvetet tänkande föreställde sig av den experimentella psykologen Edward Tolman.

Genom att observera djur hypoteserade Tolman 1948 att djur mentalt kopplade platser och händelser, vilket skapade en mental karta som gjorde det möjligt för dem att navigera och mentalt förena orelaterade platser.

Denna idé visade sig vara korrekt, men den krävde mer avancerade tekniker för att börja studera hjärnaktiviteten i sig för att bevisas.

John O’Keefe hade utbildning i fysiologisk psykologi, ett område som fokuserar på hur biologisk struktur påverkar mentala fenomen. På slutet av 1960‑talet började han studera aktiviteten hos neuroner i råttors hjärnor i förhållande till deras rörelse och position, med implanterade mikrodådar.

Källa: Research Gate

Tack vare denna avancerade mätningsmetod kunde hjärnaktivitet studeras när djuret rörde sig fritt, vilket efterliknade ett naturligt beteendemönster.

Det var här John O’Keefes forskning var unik, eftersom tidigare forskare som registrerade hippocampal aktivitet hade begränsat sina undersökningar till restrikta beteendeuppgifter eller strikta stimulus‑respons‑protokoll.

Genom att göra så upptäckte han en klass av neuroner som kallas ”platsceller”, belägna i råttans hippocampus, en plats känd för att vara den fysiska lokaliseringen av många minnesrelaterade mentala mekanismer.

Källa: Nobelpriset

Hippocampus & platsceller

Sedan 1950‑talen har hippocampus varit känd som centrum för minnesrelaterad funktion i hjärnan. Till exempel orsakade förlust av båda hippocamperna hos mänskliga patienter svåra minnesbrister.

Det innebar att de förlorade förmågan att koda nya minnen men fortfarande kunde återkalla gamla minnen. Det finns också mer fascinerande bevis, som hur London‑taxichaufförer, som genomgår omfattande träning för att lära sig navigera tusentals gator, får betydligt större hippocampusvolymer än kontrollpersoner under sin träning.

O’Keefe fann att platsceller aktiverades när djuret befann sig på en viss plats. Genom systematiska tester visade han också att detta inte var ett svar på specifika stimuli, som exempelvis färg eller mat. Istället aktiverades platsneuronerna när djuret var på den specifika platsen och släcktes när det lämnade den.

Varje platscell var inte specialiserad på en specifik plats; däremot avfyrade varje miljö en specifik kombination av platsceller, likt ett komplext koordinatsystem.

Ytterligare upptäckter om platsceller

Genom att gräva djupare upptäckte O’Keefe att aktiviteten hos platscellerna omorganiserade sig när råttan utsattes för en ny miljö. När mönstret väl hade inhämtats var det bestående. Detta ger en solid grund för att teorisera att platsceller bildar ett cellulärt substrat för minne.

Idén om en ”cellulär kartläggning” skapade en hel del kontrovers innan den accepterades bredare. Den öppnade sedan vägen för vidare utforskning av minnes fysiologiska grund. Denna gång skulle idén om att hitta nya typer av neuroner och noggrant observera deras exakta placering ge den sista pusselbiten för hur rumsligt minne fungerar.

Ett hjärngitter för att kartlägga världen

Upptäckten av platsceller fokuserade forskningen på hippocampus. Men de flesta av hippocampus stimuli kommer från en struktur på den dorsala kanten av råttans hjärna som kallas entorhinalcortex. Så detta område blev fokus för forskning för May‑Britt & Edvard Moser.

Källa: Bright Focus

Viss tidigare forskning har visat att entorhinalcortex innehåller celler med liknande egenskaper som hippocampus platsceller. Det var dock Mosers som fann en helt ny typ av cell, kallad rutceller, i detta område av hjärnan.

Rutcellernas hexagonala mönster

Rutcellerna är placerade i specifika noder som alla ligger tillsammans i ett mycket regelbundet hexagonalt mönster. Sådant rutmönster hade aldrig tidigare observerats i hjärnan. Det blev snabbt tydligt att dess uppkomst inte bara var en slump utan en noggrant reglerad process av komplex nätverksaktivitet.

Källa: Nobelpriset

Ännu mer intressant var att rutcellerna var inbäddade i ett nätverk bestående av huvudriktningsceller och kantceller, samt celler med både huvud‑ och kantfunktioner samtidigt.

Huvudceller fungerar som en kompass och aktiveras endast när djurets huvud pekar i en viss riktning. Samtidigt aktiveras kantceller när råttan möter en vägg eller ett hinder.

Moser‑paret upptäckte också att rut‑, huvud‑ och kantceller alla projicerade neurala anslutningar mot hippocampus platsceller.

Tillsammans bevisade vidare forskning av Moser‑paret och O’Keefe att platscellernas ”koordinatsystem” aktiveras och regleras av rut‑ och kantceller i ett komplext två‑lagersystem som kartlägger den fysiska miljön på neuronnivå.

Källa: Nobelpriset

En bevarad mekanism hos alla däggdjur

Även om forskningen huvudsakligen utförts på råttor (av praktiska, kostnads‑ och etiska skäl) är den sannolikt giltig för andra däggdjur, inklusive människor.

Plats‑liknande celler hittades hos människor 2003, och rut‑liknande celler 2010, vilket ger ytterligare indikationer på att ett sådant system har bevarats genom evolutionen. Detta är inte särskilt förvånande, eftersom hippocampus‑entorhinalstrukturen är väl bevarad hos alla däggdjur. Även bland icke‑däggdjurs‑ryggradsdjur kan liknande hippocampus‑liknande strukturer hittas, vilket tyder på att mekanismen är mycket gammal och väl bevarad över mycket olika arter.

Platsminnet som kodas i platsceller “återspelas” under sömn, sannolikt för att konsolidera mönstret och därmed bevara minnet på lång sikt.

Sammanlagt ger dessa upptäckter en solid grund för att förklara minne på neuron‑nivå och hjärnaktivitet.

Tillämpningar

Avtäcka hjärnans komplexitet

Detta forskningsarbete handlar om hjärnans grundläggande funktioner. Det har ändå många potentiella tillämpningar, likt de flesta andra Nobelpriser inom neurologi. Detta beror på att hjärnan är ett särskilt knepigt organ att behandla. Blod‑hjärnbarriären låser in den, vilket hindrar många kemiska eller bioteknologiska behandlingar från att vara effektiva. Dessutom är den extremt komplex. Att studera den kan vara svårt, eftersom majoriteten av aktiviteten är kortvarig och elektrisk, med kemiska signaler begränsade till neuronernas synapsgränssnitt.

Vissa forskare, som Nobelpristagaren Penrose (för orelaterad forskning om svarta hål), misstänker till och med att medvetandet kan uppstå ur kvantfenomen. En idé som nu har bekräftats genom upptäckten av kvanteffekter i neuronernas mikrotubuli.

Således kommer terapier som riktar sig mot hjärnan sannolikt att kräva en djup förståelse för hur minne, medvetande och perception skapas och bearbetas av hjärnan.

Kliniska behov

Minnesförlust är ett av de första och mest problematiska symptomen på många neurodegenerativa sjukdomar, såsom åldersrelaterad demens och Alzheimers sjukdom. O’Keefe och hans team har bevisat att i djurmodeller för Alzheimers korrelerar nedbrytning av platsceller med försämring av rumsligt minne.

Eftersom hippocampalformationen är en av de första strukturerna som drabbas i Alzheimers, kan en djupare förståelse av hjärnans mekanismer leda till nya terapeutiska alternativ.

Investera i neurologi

Neurologi är ett av de mest avancerade områdena inom biologi och medicin idag. Dess betydelse växer i takt med att befolkningen åldras, med åldersrelaterade psykologiska och hjärnsjukdomar som ett växande problem.

Vi har granskat mer i detalj hur detta kan bli ”nästa stora grej” för läkemedelssektorn i “De nästa blockbuster‑terapierna: Bota neurologiska sjukdomar”.

Det är också fokus för de mest avancerade teknologierna, exempelvis Elon Musks Neuralink ”hjärn‑chips”.

Källa: Neuralink

Du kan investera i neurologirelaterade företag via många mäklare, och du kan här, på securities.io, hitta våra rekommendationer för de bästa mäklarna i USA, Kanada, Australien, Storbritannien, och många andra länder.

Om du inte är intresserad av att plocka specifika företag kan du även titta på biotek‑ETF:er som iShares Neuroscience and Healthcare ETF (IBRN), eller Tema Neuroscience and Mental Health ETF (MNTL), som ger en mer diversifierad exponering för att kapitalisera på neuro‑relaterade aktier.

Neurologiföretag

1. BrainStorm Cell Therapeutics

Inte alla neuro‑biotekföretag räknar med nya läkemedel. Andra försöker bokstavligen reparera hjärnan direkt, bland annat genom att tillföra färska nya celler till patientens nervsystem via stamcellsterapi.

Det är strategin som följs av BrainStorm Cell Therapeutics, som arbetar med stamceller för att läka eller minska skador från neurologiska sjukdomar.

BrainStorm Cell använder sin autologa cellulära teknikplattform (NurOwn®): företaget tar patientens benmärgsceller och omvandlar dem till neuroner och andra nervceller. Detta är en relativt kort process, som tar endast 7 dagar.

Denna process skapar nervceller som har patientens genetiska kod, vilket eliminerar riskerna för inkompatibilitet eller avstötning av de transplanterade cellerna.

Källa: BrainStorm Cell

BrainStorm fokuserar på neurologiska sjukdomar som multipel skleros, Alzheimers, Parkinsons, Huntingtons sjukdom eller autismspektrumstörning.

ALS‑behandlingen är den enda i fas 3, med förhoppningar om snabb godkännande, och preliminära resultat tyder på att den kan hjälpa om den används tidigt nog för att bromsa sjukdomens progression.

Källa: BrainStorm Cell

I en avlägsen framtid kan vi föreställa oss att sådan terapi som utvecklats av BrainStorm kan ”återväxa” skadade celler, potentiellt med fokus på ultraspecialiserade neuroner som plats‑, rut‑ och kantceller.

2. BICO Group AB (BICO.ST)

Ett sätt att studera hjärnan och nerver är att använda cerebrala organoider. Dessa artificiellt skapade mini‑hjärnor kan användas för att reproducera i laboratorium hur neuroner reagerar på potentiella terapier, vilket hjälper forskare att hitta behandlingar för den verkliga hjärnan.

Vi diskuterade mer i detalj hur det fungerar och de senaste utvecklingarna inom området i “Meningsfulla steg mot organoid‑intelligens tas”.

På senare tid har mycket mer komplexa cerebrala organoider 3D‑skrivits av forskare vid University of Wisconsin–Madison. De gjorde det med en Cellink bioprinter, vilket öppnar nya möjligheter för denna maskin inom neurovetenskaplig forskning.

Källa: Cellink

År 2021 bytte Cellink namn till BICO Group, efter förvärvet av Cytena 2019 och Scienion 2020.

Cellink är fortfarande varumärkesnamnet för bioprintingsdelen av verksamheten. Idén är att återanvända 3D‑skrivningsmetoder för att skapa on‑demand 3D‑vävnader eller organ. (Du kan läsa en diskussion om detta ämne i “3D‑Printing Human Organs – How Realistic Is It?”).

Bioprinting utgör omkring 1/5^th av verksamheten, med bioscience‑automationssegmentet som står för mer än 3/5^th av intäkterna.

Källa: BICO Group AB

Även om de inte är ensamma inom området är Cellink tydligt en mycket avancerad tillverkare av bioprintningsutrustning. Framgången med Pr Zhang som använder dessa maskiner visar deras potential i neurologisk forskning, ett område som för närvarande inte använder bioprintning i någon större omfattning.

På lång sikt kommer bioprintningsföretag sannolikt att utvecklas från att tillhandahålla verktyg till forskare till att bli leverantörer av farmaceutiska företags bioprintnings‑terapier för patienter. Detta kommer i sin tur att fullständigt förändra antalet bioprinter som används och, viktigare, volymen av förbrukningsmaterial som säljs varje månad.

Detta är samma process som skedde för andra biolabb‑utrustningstillverkare, inklusive genomsekvenseringsmaskiner från PacBio (PACB) och Illumina (ILMN), som i slutändan får 80 % av sina intäkter från återkommande försäljning av förbrukningsmaterial.