The aim with this project was to investigate how research grants in Sweden are distributed inthe selected fields; natural science, medicine and life science. Our client Olink producesdetection kits for biomarkers and our goal with this study was to give an indication of apossible new market area for their products. Three foundations were included in the study;VINNOVA, Vetenskapsrådet (Swedish Research Council) and Stiftelsen för strategiskforskning (Swedish foundation for strategic research). Nearly a thousand research grantswere analysed which included a total of 4,92 billion Swedish kronor. Seven selecteduniversities were contacted; Chalmers tekniska högskola, Karolinska Institutet, Kungligatekniska högskolan, Linköpings universitet, Lunds universitetet, Sverigeslantbruksuniversitet, Uppsala universitet. The aim was to get an indication if any specificuniversity invested in a research of significant interest. The analysis of the foundationscombined with the analysis of the universities internal funding distribution gave theconclusion that a possible future market area for Olink Bioscience is the field of neurologicaldisorders.

In this report, we rank possible protein biomarkers based on different criteria for use in Olink Proteomics’ protein panels. We started off with a list compiled through the Human Plasma Proteome Project (HPPP) and have in different ways used this to obtain the final results. To complete this task we compared the list with Olink’s and its competitors’ protein catalogs, identified diseases beyond Olink’s coverage and the proteins linked with these. We also created a scoring system used to fa- cilitate detection of good biomarkers. From this, we have concluded that Olink should focus on proteins that the competitors have in their catalogs and proteins that can be found in many pathways and are linked with many diseases. From each of the methods used, we have been able to identify a number of proteins that we recommend Olink to investigate further.

I dagens samhälle finns alla möjliga sorters sjukdomar - alltifrån den vanliga säsongsinfluensan till mer allvarliga infektioner och kroniska sjukdomar som cancer och Alzheimers. Därför finns även ett stort intresse för att kunna ställa rätt diagnos samt söka möjliga behandlingar och att bota dessa sjukdomar. Ett sätt att göra detta på är genom att använda biomarkörer, IgG (Immunoglobulin G) är en biomarkör som visat sig vara passande i detta syfte. Vid användning av MALDI-TOF-MS (Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization - Time of Flight - Mass Spectrometry) krävs dock anrikning av glykopeptiderna för att exakta resultat ska erhållas. Genom att utnyttja de starka hydrofila interaktionerna mellan glykanerna, som inte finns hos icke-glykopeptider, kan de glykosylerade peptiderna bli anrikade för att högre intensitet ska erhållas i spektrat. Därav, är syftet med detta kandidatexamensarbete att undersöka huruvida SpheriCals® kalibreringsstandarder är passande i syftet att möjliggöra- samt förbättra användandet av biomarkörer i diagnostik och andra medicinska appliceringar där prov analyseras med MALDI-TOF-MS. Hittills har andra peptidbaserade kalibranter använts och det är därför önskvärt att jämföra dessa med SpheriCal® för att se om den sistnämnda genererar mer exakta mätningar. Det första steget var glykosylering för att få glykopeptider från IgG. Därefter genomfördes experiment med både interna och externa kalibreringsmetoder för naturliga, renade samt till viss del nedbrutna peptider och mänskliga prover från friska individer samt från patienter med COVID-19. Dessa experiment genomfördes i olika matriser, mer exakt i DHB (2,4-dihydroxibensoesyra) och HCCA (α-cyano-4-hydroxikanelsyra) En sammanfattning av resultaten visar att SpheriCal®-kalibranter möjliggör mätningar med hög noggrannhet och små fel för uppmätt m/z (massa mot laddning) för både intern och extern kalibrering vid analys av IgG glykopeptider. Vid extern kalibrering gav SpheriCal®-APH mätningar med väsentligt högre exakthet än för kalibrering med mer traditionellt använt PCS i både HCCA och DHB. / Our world is full of all different kinds of diseases - everything from the regular flu to more severe infections and chronic illnesses such as cancer and Alzheimer's disease. It is therefore of interest to be able to establish a diagnosis, and thus search possible treatments and cures. One way to do this is by using biomarkers and IgG (Immunoglobulin G) has shown to be suited as one. When using MALDI-TOF-MS (Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization -Time of Flight - Mass Spectrometry), enrichment of the glycopeptides is required to provide an accurate analysis. Hence, by utilizing the strong hydrophilic interactions of glycans, which do not exist in non-glycopeptides, the glycosylated peptides can be enriched to achieve higher intensity in the spectra. That is why the aim of this bachelor’s degree project is to investigate if SpheriCal® calibrant standards are appropriate for the purpose of enabling and bettering the use of biomarkers in diagnostics and other medical areas when analyzing samples with MALDI-TOF-MS. Until now, other peptide-based calibrants have been used. Therefore, it has been desirable to compare the two to showcase whether SpheriCal® generates more accurate measurements. An initial step was glycosylation in order to obtain glycopeptides of IgG. Following that, tests were carried out with both internal- as well as external calibration methods with natural, purified and partly digested peptides and human samples of healthy- and COVID-19 infected patients. Furthermore, different matrices were tested, more specifically, DHB (2,5-dihydroxybenzoic acid) and HCCA (α-Cyano-4-hydroxycinnamic acid). To conclude the results, they showed that SpheriCal® calibrants generate high accuracy with small m/z (mass to charge) errors, for both internal- as well as external calibration methods, when analyzing IgG glycopeptides. For external calibration, SpheriCal®-APH showed significantly higher mass accuracy than conventionally used PCS in both HCCA and DHB.

Inledning: Autism eller Autismspektrumtillstånd (AST) kännetecknas av varierande svårigheter inom tre områden: förmåga till ömsesidigt socialt samspel, förmåga till ömsesidig kommunikation och föreställningsförmåga, flexibilitet och variation i beteende och intressen. AST drabbar cirka 1 % av barnen i Sverige och anses uppkomma till följd av avvikelser i vissa delar av hjärnan. Diagnosen AST görs vanligen efter två års ålder med hjälp av intervjuer med närstående och observationer av barnets beteende. Sökandet efter abnormiteter i hjärnan hos barn med AST har pågått sedan 1980-talet. Tekniska framsteg i datorer och magnetisk resonanstomografi (MR) innebär att forskare kan kartlägga hjärnan som aldrig tidigare. Syftet: Syftet med studien var att sammanställa och beskriva den senaste forskningen om MRs användning för tidig diagnos av autism och beskriva konsekvenser för röntgensjuksköterskans yrke. Metod: Studien har gjorts som en allmän litteraturöversikt. Fjorton vetenskapliga artiklar kvalitetsgranskades och analyserades. Resultat: Resultaten delades först upp i tre olika grupper: fynd från strukturell MR, fynd från funktionell MR och konsekvenser för röntgensjuksköterskor. Dessa grupper delades ytterligare till ett antal underkategorier. Slutsats: Ett flertal avvikelser i hjärnan hittades hos barn som senare utvecklar AST. Avvikelser i hjärnvolymen, extra-axiell vätska, corpus callosum, anisotropiska värden, bearbetning av ljud och visuell orienteringsförmåga. Det verkar troligt att efter mer forskning blir dessa biomarkörer tillräckligt pålitliga att användas som diagnostiskt verktyg. Om MR undersökningar av barn med AST blir rutinmässiga kommer röntgensjuksköterskor att behöva ny kunskap och ny kompetens framför allt med hantering av barn med AST. / Introduction: Autism or Autism spectrum disorder (ASD) is characterized by varying degrees of difficulty in three areas: mutual social interaction, mutual communication and imagination, flexibility and variety of behavior and interests. ASD affects approximately 1% of children in Sweden and is thought to be due to deviations in certain regions of the brain. A diagnosis is usually made after the age of two with the help of interviews with family members and observations of the child’s behaviour. The search for abnormalities in the brains of children with ASD had been going on since the 1980s. Technical advances in computers and magnetic resonance imaging (MRI) mean that researchers can map the brain like never before. Aim: The aim of this study was to compile and describe the latest research on MRI's use for the early diagnosis of autism and describe the consequences for the radiology nurse's profession. Method: The study has been conducted as a literature review. Fourteen scientific articles were quality controlled and analyzed. Results: The results were first divided into three different groups: findings from structural MRI, findings from functional MRI and consequences for radiology nurses. These groups were then divided further into a number of subgroups. Conclusion: A number of abnormalities were found in the brains of children who later develop ASD. Abnormalities were found in brain volume, extra-axial fluid, corpus callosum, fractional anisotropy values, processing of sound and visual orientation. It seems probable that after more research these biomarkers will become reliable enough to be used as a diagnostic tool. If MRI examinations of children with ASD become routine then radiology nurses will need new knowledge and skills above all in the handling of children with ASD.

Urinary bladder cancer is a heterogeneous disease appearing in different forms, e.g. non-muscle invasive and muscle invasive. For all variants, the expression of proteins is interesting to analyze for diagnostic, predictive, prognostic and drug targeting purposes, since it reflects the altered gene expression causing the cancer. Since urothelial cells of the bladder are in direct contact with urine it is likely that this body fluid contains cancer-related proteins. In Paper I, unbiased analysis of proteins in urine from urinary bladder cancer patients and controls, using label-free quantification by mass spectrometry, was applied and four interesting proteins APOE, FGB, LRG and SERPINA1 were selected and further analyzed with western and dot blot. In Paper II, two more proteins, POLR1E and TOP2A, were validated as relevant proteins in bladder cancer urine. In Paper III and IV, the proteins GAL1 and STMN1 were investigated for their prognostic and therapeutic target potential in bladder cancer. In Paper II, III and IV, the expression of seven of the proteins were analyzed on tissue microarrays representing tumour tissue from 360 patients with different tumour stages. For the proteins identified by the urine screening approach, their protein expressions were confirmed in bladder cancer tissue. The expression level in tissue of five of the proteins, APOE, FGB, POLR1E (Paper II), GAL1 (Paper III) and STMN1 (Paper IV), increased with tumour stage, showing diagnostic relevance and three of the proteins, SERPINA1 (Paper II), STMN1 (Paper IV) and GAL1 (Paper III) had prognostic potential in urinary bladder cancer. In addition, GAL1 and STMN1 were demonstrated to be highly expressed in metastatic disease and inhibition of STMN1 reduced cell growth (Paper III and IV), indicating that these proteins are promising drug targets in urinary bladder cancer. In conclusion, the approach of this thesis has generated several candidate protein biomarkers in urine and tissue, validated with independent methods, which have the potential to improve the care for bladder cancer patients.

Parkinson’s Disease affects 10 million people worldwide, with 40% of patients developing an associated psychosis which has been identified by studies as the number one source of caretaker distress and is related to increased mortality. This is further complicated by the fact that typical antipsychotic drugs worsen many of the motor symptoms implicated in Parkinson’s Disease, with only one commercially available drug able to ameliorate both symptoms. This problem ushers the development of novel drugs to treat these symptoms, as first tested on research animals. Complicating matters, drug effectiveness on the degree of psychosis is hard to obtain in animals without a reliable biomarker. However, a hallmark of psychotic states is thought to be the reduced coordination between brain structures, through neuronal synchronization, as demonstrated by steady-state responses and is suggested to be a potential biomarker of psychosis. By building a MATLAB software we were able to analyze the degree of neural synchronization between structures, during an auditory steady-state response, in rats that had been unilaterally lesioned by the 6-Hydroxydopamine model of Parkinson’s Disease, before and after administration of the psychotomimetic drug MK801. These rats had been chronically implanted with 128-channel multi electrode array, enabling us to measure the strength of coherence between several limbic structures, associated with auditory processing, from the sampled local field potential, identifying the degree of synchronization in the animal brain. As our data demonstrate that coherence levels dropped in the psychotic drug state, for structures in both the healthy and the Parkinsonian hemisphere, we are able to further demonstrate the validity of coherence measures as a biomarker for psychosis. These results demonstrate that our software can be used as a tool to assess the therapeutic response of drugs developed, aimed at treating Parkinson’s associated psychosis. / Parkinsons sjukdom drabbar 10 miljoner världen över, där 40% av patienterna utvecklar en associerad psykos vilket har visats vara en av de största stressfaktorerna för deras vårdgivare och är även förknippat med en högre dödlighetsgrad. Denna situation förvärras av det faktum att de vanliga antipsykotiska drogerna kan förvärra många av de motoriska symptom som utgörs av Parkinsons sjukdom och det finns i dagsläget enbart en enda kommersiell drog som kan dämpa bägge symptom samtidigt. Detta problem frammanar vidare utveckling av nya läkemedel som kan behandla dessa symptom, som innebär att de först måste testas på försöksdjur. En komplikation som uppstår i relation till detta är svårigheten att utvärdera om läkemedel har någon terapeutisk effekt på de psykotiska tillstånden, enbart genom att observera försöksdjurens beteenden, och en pålitlig biomarkör krävs istället. En lösning kan dock finnas i det faktum att psykotiska tillstånd karaktäriseras av en reducerad förmåga för olika hjärnområden att koordinera genom neural synkronisering vilket demonstreras av ‘steady- state’ responser. Detta föreslår att ett mått på graden av koordineringsförmåga kan agera som en möjlig biomarkör för psykotiska tillstånd. Genom att konstruera ett MATLAB-program kunde vi analysera graden av synkronicitet mellan hjärnstrukturer, under den auditiva steady- state responsen i råttor som hade blivit ensidigt lesionerade genom 6-Hydroxiddopamin modellen av Parkinsons sjukdom, före och efter administration av den psykotomimetiska drogen MK801. Dessa råttor hade blivit kroniskt implanterade med 128 elektroder vilket möjliggjorde att vi kunde mäta styrkan i koherens i den lokala fält potentialen mellan limbiska strukturer, som är associerade med auditiv processering, vilket möjliggjorde identifiering av3dessa strukturers synkronicitet. Vår data demonstrerar att koherensen minskade under det psykotiska drogtillståndet för limbiska strukturer både i den intakta och den lesionerade hjärnhalvan. Detta är en vidare demonstration av att koherensnivåer kan agera som en biomarkör för det psykotiska tillståndet, liksom att vår mjukvara kan nyttjas som ett verktyg för att utvärdera nya läkemedels behandlingsförmåga på Parkinsons psykos.

Huntingtons sjukdom (HD) är ett neurodegenerativt tillstånd som orsakas av mutationer i huntingtin gen (Htt), och resulterar till upprepade glutamin (polyQ) i Htt-proteinet. Muterad Htt kan inte vika sig ordentligt och börjar därför aggregera i celler. I detta projekt undersöktes molekylära mekanismerna bakom HD genom att analysera genuttryck hos musvävnader och jämföra detta med biomarkörer identifierats hos HD-patienter. För närvarande finns det ingen behandling för att stoppa utveckling av HD. Därför behövs det mer kunskap om sjukdomen. Projektets mål var att öka vår förståelse på regulatoriska mekanismer som ligger bakom den neurodegenerativa sjukdomen och identifiera potentiella diagnostiska biomarkörer. För denna studie användes mRNA-seq-data från 11 distinkta vävnader från Q175 HD-möss. Vävnader som analyserades inkluderar hjärnstammen, cerebellum, corpus callosum, hippocampus och thalamus/hypothalamus, fettvävnader (brun, vit nära gonad och vit nära tarm) och andra vävnader så som hjärta, hud och gastrocnemius muskel. Efter en grundlig genomgång av HD-litteraturen valdes biomarkörer som sedan undersöktes för mRNA-uttryck hos Q175-möss via Gene Set Enrichment Analysis (GSEA). Genuttrycksförändringar hos HD-möss visade sig vara vävnadsspecifika, med betydande effekter på hud och fettvävnader, men mindre effekter hos hjärnvävnader. Även om gemensamma mRNA-förändringar inte hittas bland de olika vävnader, uppvisade relaterade vävnader förändringar i samma pathways. Immunsvar och ribosomal dysfunktion var utbredd, men varje hjärnregion visade unika förändringar relaterade till sömn, synaptisk signalering och energiprocesser. Muskel- och fettvävnader uppvisar också distinkta mönstrar. Detta understryker vikten av vävnadsspecifik biomarkörforskning för neurodegenerativa sjukdomar. / Huntington's disease (HD) is a neurodegenerative condition caused by a mutation in the Huntingtin (Htt) gene which results in glutamine repeats (polyQ) and a longer Htt-protein. The mutated Htt-protein cannot fold properly and thus, is prone to aggregate in cells. There is currently no treatment available to stop the progression of HD. Therefore, there is a need for more knowledge regarding the disease. This project investigates the molecular mechanisms underlying HD by analysing gene expression program in wild type (Wt) and HD mice. The objective is to investigate changes in gene regulatory mechanisms underlying the neurodegenerative disease and identify potential diagnostic markers. For this study, mRNA-seq data from 11 distinct tissues from Q175 HD model mouse were analysed. These tissues included brainstem, cerebellum, corpus callosum, hippocampus, and thalamus/hypothalamus, adipose tissues (brown, white near gonad and white near intestine), heart, skin and gastrocnemius muscle. Following a thorough literature review, biomarkers of HD were chosen, and their expression investigated in the HD mouse using Gene Set Enrichment Analysis (GSEA). Gene expression changes in HD mouse were specific to different tissues, with significant changes identified in skin and adipose tissues, while smaller changes were detected in the brain tissues. While common changes across the 11 tissues were not found, related tissues exhibited alterations in the same pathways. Changes in immune response and ribosomal dysfunction were widespread across tissues. Moreover, each brain region showed unique changes related to sleep, synaptic signalling, and energy processes. Muscle and adipose tissues displayed distinctive patterns. These results underscore the importance of tissue-specific biomarker research for neurodegenerative diseases.