High-throughput Sequencing (HTS)-tekniker fortsätter att utvecklas snabbt, vilket ökar genomströmningen och minskar sannolikheten för fel. MGI Tech Co., Ltd. (MGI) är ett ledande HTS-varumärke som använder DNBSEQ-teknologi och finns i Center for Translational Microbiome (CTMR). MGI:s sequencers har en hög känslighet och det är viktigt att följa protokollen när proverna hanteras för att undvika introduktion av kontaminering. Detta projekt kommer att utforska tidigare genererade data vid CTMR för att fastställa hur och var i sekvenseringsprocessen kontaminering har introducerats. Data delas in i två huvudkategorier: primärdata, eller verkliga data (RD), och sekundära data, vidare uppdelad i Never Used Barcodes (NUB) och Non-Sequenced (NS). RD:n är sann mot provet, medan NUB och NS anses vara hämtade från bakgrundsbrus. RD, NUB och NS var föremål för taxonomiska analyser, på släkt- och artnivå, och streckkodsanalyser med hjälp av RStudio-gränssnittet för att identifiera och kontrastera de vanligaste i varje kategori. Dessutom var RD också föremål för dekontamineringsanalys på två databaser, VaMyGyn och KOLBIBAKT. Dekontaminering används för att identifiera förorenande arter i ett samhälle. Efter analysen fanns det inga starka bevis som tydde på laboratoriekontamination eller kontaminerade reagenser. Några av dessa NUB delade subsekvenser med RD barcodes, där antal reads för varje par var korrelerade mellan prover. Det kan vara en indikation på att RD barcoded med sekvenseringsfel blir inkorrekt tolkade som NUB. En djupare analys skulle krävas för att bekräfta det.CTMR är numera medveten om att kontaminering från laboratoriet, reagenser eller manipulation inte är orsaken till hämtning av bakgrundsljud. / High-throughput sequencing (HTS) technologies keep developing rapidly, increasing throughput and lowering probabilities of errors. MGI Tech Co., Ltd. (MGI) is a leading HTS brand that uses DNBSEQ technology and is present in the Centre for Translational Microbiome (CTMR). MGI’s sequencers have a high sensitivity and it is critical to follow the protocols when the samples are being handled to avoid introduction of contamination. This project will explore the previously generated data at CTMR to determine how and where in the sequencing process contamination has been introduced. Data is divided into two main categories: the primary data, or real data (RD), and secondary data, further divided into Never Used Barcodes (NUB) and Non-Sequenced (NS). The RD is true to the sample, while NUB and NS are considered background noise retrieved. The RD, NUB, and NS were subject to taxonomic analyses, at genus and species level, and barcode analyses using the RStudio interface to identify and contrast the most frequent in each category. Moreover, RD was also subject to decontam analysis on two databases, VaMyGyn and KOLBIBAKT. Decontam is used for the identification of contaminant species in a community. After the analysis, there was no strong evidence suggesting lab contamination or contaminated reagents. Some of the barcodes from NUB shared substrings with RD barcodes for which the amount of reads were correlated across samples. This may indicate that RD barcodes with sequencing errors are falsely identified as NUB, however, more analyses are needed to verify this. CTMR is now aware that contamination from the lab, reagents, or manipulation are not the causes for the background noise retrieval.

Typ 2-cytokiner, IL-4 och IL-13 är kända för att spela en viktig roll i airway hyperresponsiveness (AHR) eller luftvägshyperreaktivitet, där de glatta muskelcellerna (ASM) drar ihop sig för lätt och för mycket som svar på direkta eller indirekta stimuli. Detta gör AHR till en avgörande egenskap hos astmatiker. Det har gjorts studier som har visat involvering av typ 2-cytokiner i AHR, men deras specifika inflammatoriska mekanismer är ännu outforskade. Denna experimentella studie på glatta muskelceller från luftvägarna (ASM) syftade till att undersöka involveringen av typ 2-cytokin inducerad kontraktilitet genom att fokusera på receptoraktivering, receptoruttryck samt ge insikter om frisättning av proteiner relaterade till luftvägsfibros, så kallad remodelling. Dessutom studerar den också effekten av IL- 4/IL-13 receptor antagonisten Dupilumab (anti-IL4Ra) på cytokinbehandlade HASM. Efter stimulering av HASM med IL-13 under 24 timmar visade resultaten att IL-13 orsakar en ospecifik, icke-receptormedierad ökning av intracellulärt kalciumflöde som svar på kalciumjonoforen A23187. Detta skulle potentiellt kunna öka kontraktiliteten hos glatta muskelceller som svar på flera olika kontraktila stimuli. Denna forskning ger också preliminära resultat som tyder på att IL-13 och IL-4 också ökar kalciumflödet som svar på aktivering av receptorer för specifika kontraktila mediatorer (Histamin, Carbachol, Leukotriene D4 och Substance P), och att effekten förmedlas via IL-4/IL-13-receptorn vilket blockeras med dupilumab som verkade minska effekten. Närvaron av fler receptorer för kontraktila mediatorer kan också öka kontraktiliteten hos glatta muskelceller som svar på IL-4 och IL-13. Återigen sågs ökat uttryck av receptorer för kontraktila stimuli efter behandling med cytokinerna som inhiberades av dupilumab. Dessutom undersökte vi effekten av IL-13 och IL-4 på frisättning av prokollagen 1 (en prekursor för mogna kollagena former) från mänskliga glatta muskelceller i luftvägarna. Våra resultat visade inte några signifikanta effekter på frisättningen av just detta kollagenprotein. Sammantaget visar vi att typ 2 cytokiner kan på flera olika sätt öka kontraktiliteten av glatta muskelceller vilket ökar vår kunskap om mekanismerna som orsakar luftvägshyperreaktivitet hos astmatiker. / Type 2 cytokines, IL-4 and IL-13 are known to play an essential role in airway hyperresponsiveness (AHR) - in response to direct or indirect stimulus the smooth muscle cells (ASM) contract too easily and too heavily. This makes AHR a defining feature of asthma. There have been studies that have demonstrated involvement of type 2 cytokines in AHR. However, the specific mechanisms involved remain undefined. This experimental study in airway smooth muscle (ASM) was aimed to investigate the involvement of type 2 cytokine on AHR by focusing on the expression and activation of receptors for contractile mediators as well as provide insights on the release of proteins related to airway remodelling. Experiments were performed where human airway smooth muscle cells were treated with IL-4 and/or IL-13, with or without Dupilumab, an antagonist of the joint IL-4/IL-13 receptor (anti-IL4Ra). After stimulating HASMs with IL-13 for 24 hours, results showed that IL-13 caused a non-specific, non-receptor-mediated increase in intracellular calcium flux in response to the calcium ionophore A23187. This could potentially increase the contractility of smooth muscle cells in response to any contractile stimulus. This study also suggests that IL-13 and IL-4 increased calcium flux in response to activation of receptors for specific contractile mediators (Histamine, Carbachol, Leukotriene D4 and Substance P). The mechanism involved likely involves the common IL-4/IL-13 receptor as blocking this with dupilumab seemed to reduce the effect. The presence of more receptors for contractile mediators could also increase contractility of smooth muscle cells in response to IL-4 and IL-13. Preliminary results show that mRNA expression of receptors for Histamine (H1) and LTD4 (CYSLT1) were upregulated by type 2 cytokines and again, this upregulation appeared to be inhibited by dupilumab. Moreover, we examined the effect of IL-13 and IL-4 on release of procollagen 1 (a precursor of mature collagen forms) from human airway smooth muscle cells. Our results did not show any significant effects on the release of this particular collagen protein. Taken together these findings increase our understanding of the mechanisms whereby type 2 cytokines may increase the contractility of airway smooth muscle and provide a basis for follow-up investigations. Improved knowledge of the mechanisms underlying AHR could ultimately lead to improved treatment of asthma.

Syftet med detta projekt var att undersöka hur vanligt använda cancerläkemedel påverkar mRNA-uttryck och kromatinorganisation i humana erytroleukemiceller. Som modell användes K562-celler från en patient i blastocystkris (2), för att utvärdera leukemicellernas svar på cancerläkemedel vinblastin och doxorubicin. Vinblastin och doxorubicin valdes på grund av deras distinkta mekanismer i cancercellen: medan doxorubicin interkaleras i DNA, hämmar topoisomeras II-aktivitet vilket orsakar celldöd, riktar vinblastin sig mot mikrotubuli för att stoppa mitotisk delning och proliferation. Uttryck av mRNA undersöktes i celler vid 0-timmar, 6-timmar och 24-timmar drogbehandling, samt efter en veckas återhämtning från 24-timmars drogbehandling. Kromatintillgänglighet med ATAC-seq undersöktes i K562-celler vid 0- timmar, 1-timmar, 6-timmar, 24-timmar och 24-timmar + en veckas återhämtning. Därefter utfördes DNA (ATAC-seq) och RNA (mRNA-seq) extraktion och biblioteksberedning på tre biologiska replikat, och öppna DNA-regioner samt mRNA expression undersöktes via sekvensering. Resultaten visade en stark korrelation mellan de biologiska replikaten, vilket indikerar att resultaten var upprepbara. Differentiellt uttryck av mRNA vid doxorubicin- och vinblastinbehandlingar utfördes genom att jämföra mRNA-nivåerna i läkemedelsbehandlade prover med obehandlade (0-timmar). Uppreglerade och nedreglerade gener identifierades och MA-grafer genererades för att visuellt analysera de differentiellt uttryckta generna vid olika tidpunkter efter läkemedelsbehandling och en veckas återhämtning. För att hitta anrikningar av funktionella genkategorier bland de läkemedelsinducerade eller -undertryckta generna, utfördes genontologianalyser. Slutligen användes verktyget Integrative Genomics Viewer (IGV) för att visuellt utforska mRNA-nivåerna och deras differentiella uttrycksmönster under läkemedelsbehandlingar. För ATAC-seq utfördes inte detaljerad dataanalys på grund av tidsbegränsning, men genomets öppenhet undersöktes visuellt genom IGV. Sammantaget inducerade doxorubicinbehandling en långsamt men långvarig förändring av genuttrycket, vilket involverade flera olika biologiska processer. Doxorubicinbehandlade K562-celler ändrade genuttryck att stöda kemoresistens snarare än att inducera apoptos eller celldöd. Behandlingen hade en långvarig inverkan på mRNA-nivåer som sträckte över återhämtningsveckan. Den totala uttrycksförändringen i återhämtningsproverna var förknippad med återhämtning av tumörigena egenskaper och återställning av mekanismener som stöder cellernas tillväxt. Vinblastine förorsakade snabb ökning av mRNA involverade i cytoskelettet. Vid 24-timmars vinblastinbehandling upplevde tumörcellerna stress på grund av grovt elongerad struktur, och de inducerade gener som stöder tumörbildning. En ökning av totala mRNA-nivåer detekterades i vinblastinbehandlade K562-leukemiceller, vilket var särskilt tydligt under återhämtningen. Resultaten visade att cellerna som överlevde vinblastinbehandling fokuserade på att återställa sin strukturella form. Sammantaget visade resultaten att monoterapi inte fungerar effektivt mot leukemiceller eftersom K562-leukemiceller inte bara överlevde läkemedelsbehandlingarna utan också inducerade mRNA som är involverade i resistens mot läkemedelsbehandlingar. / The primary objective of this project is to investigate how commonly used cancer drugs affect mRNA expression and chromatin organization in human erythroleukemia cells. As a model, K562 cells derived from a patient in blastocyst crisis (2) were utilized, evaluating the leukemia cells’ cellular responses to cancer medicines vinblastine and doxorubicin. Vinblastine and doxorubicin were chosen due to the distinct pathways they target in the cell: while doxorubicin intercalates into DNA and inhibits topoisomerase II activity, which eventually cause cell death, vinblastine targets microtubules to stops mitotic division and excessive proliferation. Expression of mRNA was investigated in cells harvested at 0h, 6h, 24h and 24h + one week recovery. Chromatin accessibility with ATAC-seq was investigated in K562 cells harvested at 0h, 1h, 6h, 24h and 24h + one week recovery. Then DNA (ATAC-seq) and RNA (mRNA-seq) extraction and library preparation were performed on three replicates, and the genome-wide results was investigated via sequencing. The results showed a strong correlation between the biological replicates, indicating that the experimental conditions were sustained in these biological variables. Differential Expression of mRNA upon doxorubicin and vinblastine treatments was performed by comparing the mRNA levels in drug-treated samples to non-treated (0h) upregulated and down regulated genes were identified and MA plots generated to visually analyze the differentially expressed genes at different time points after drug treatment and one week recovery. To find enrichments of functional gene categories among the drug-induced or -repressed genes, gene ontology analyses were performed. Finally, the Integrative genomics viewer (IGV) tool was used to visually explore the mRNA levels and their differential expression pattern during drug treatments. For ATAC-seq, detailed data analysis was not performed due to limitation of time, and data was only visually explored through IGV. Taken together, doxorubicin treatment showed slow initial response within 6h followed by an extensive change in gene expression in 24h, involving several different biological processes. The response was more inclined towards chemoresistance rather than inducing apoptosis or cell death. There was a sustained increase in mRNA levels of doxorubicin treated leukemia cells during recovery week. The overall expression change in the recovery samples was majorly linked with not only gaining back the tumourigenic properties and restoring the mechanism which were affected by doxorubicin action but, based on changes in mRNA expression, it looks like doxorubicin treatment made the tumour cells more aggressive. The initial, 6h, response to vinblastine increases mRNAs involved in cytoskeleton. Upon 24h vinblastine treatment the tumour cells experienced stress due to shear force and structural deformity, and they induced genes supporting tumourigenesis. An increase in total mRNA levels was detected in vinblastine-treated K562 leukemia cells, which was particularly evident during recovery. The results indicated that the cells that survived vinblastine treatment focused on recovering its structural form. Overall, the results indicated that monotherapy does not effectively work against leukemia cells as K562 leukemia cells not only survived the drug treatments but also induced mRNAs involved in resistance against drug treatment.

Värmechockprotein 90 kDa (HSP90) bildar ett anmärkningsvärt komplicerat nätverk med en mängd olika cochaperones. Komplexet av FK506-bindande protein 51 kDa (FKBP51) och HSP90 förmedlar proteinveckning och funktion, främjar tau aggregation vid Alzheimers sjukdom och påverkar stressrelaterade störningar, fetma, typ två-diabetes, etc. I samarbete med den molekylära chaperonen HSP90, FKBP51 har nyligen föreslagits som ett lovande terapeutiskt mål för Alzheimers sjukdom (AD). Således skapades knock-in-musen med punktmutationer i tetratricopeptide repeat (TPR) domänen av FKBP51, vilket gör den oförmögen att interagera med HSP90, för att undersöka de potentiella terapeutiska målen för behandling av dessa sjukdomar. Glukokortikoidreceptorn (GR) fungerade traditionellt som utgångspunkten för de initiala studierna av FKBP51-funktion och mekanism som kan stimuleras av den syntetiska glukokortikoiden dexametason (Dexa). Det primära målet med projektet är att förstå den biologiska betydelsen av FKBP51-HSP90 interaktioner. Det är oklart hur FKBP51-mutation påverkar protein-protein-interaktionen och glukokortikoidsignalering. Här analyserades embryonala fibroblaster (MEF) isolerade från vildtyp och FKBP51 mutant mus med avseende på proteinlokalisering, proteinuttryck och genuttryck. Även om ingen säker skillnad mellan vildtyp och mutantmöss sågs i Dexa-medierad glukokortikoidsignalering, förekommer de posttranslationella modifieringarna (PTM) vid exponering för Dexa-behandling av FKBP51 i vildtypmöss i en signifikant högre utsträckning än i Fkbp51mute-möss.Fosforyleringsmodifieringen av FKBP51 antogs initialt och bekräftades av fosforyleringsanrikningsstrategier. Bekräftelse har dock ännu inte erhållits. / Heat shock protein 90 kDa (HSP90) forms a remarkably complicated network with a variety of cochaperones. The complex of FK506-binding protein 51 kDa (FKBP51) and HSP90 mediates protein folding and function, promoting tau aggregation in Alzheimer's disease and influencing stress-related disorders, obesity, type two diabetes, etc. In collaboration with the molecular chaperone HSP90, FKBP51 has recently been proposed as a promising therapeutic target for Alzheimer's disease (AD). Thus, the knock-in mouse harboring point mutations in the tetratricopeptide repeat (TPR) domain of FKBP51 rendering it unable to interact with HSP90 were created to investigate the potential therapeutic targets for the treatment of these diseases. Glucocorticoid receptor (GR) traditionally served as the starting point for the initial studies of FKBP51 function and mechanism which can be stimulated by the synthetic glucocorticoid, dexamethasone (Dexa). The primary goal of the project is to comprehend the biological significance of FKBP51-HSP90 interactions. It is unclear how FKBP51 mutation affects the protein-protein interaction and glucocorticoid signaling. Here, embryonic fibroblasts (MEFs) isolated from wildtype and FKBP51 mutant mouse were analyzed with respect to protein localization, protein expression, and gene expression. Although no certain difference between wildtype and mutant mice was seen in Dexa-mediated glucocorticoid signaling, the post-translational modifications (PTMs) in exposure to Dexa treatment of FKBP51 occur in wildtype mice to a significantly higher extent than in Fkbp51mute mice. The phosphorylation modification of FKBP51 was initially hypothesized and confirmed by phosphorylation enrichment strategies. However, confirmation has not yet been obtained.

Under senare år har målinriktad terapi varit ett växande område inom cancerterapi som en mer målinriktad behandling än kemoterapi. Dessa behandlingar baseras främst på antikroppsbaserade läkemedel som är ganska stora och komplexa, vilket ökar den totala kostnaden för behandlingen. Därför måste man hitta en alternativ metod för både upptäckt och behandling för att hjälpa patienterna. Små affinitetsdomäner har skapats med målet att förbättra vävnadspenetrationen och samtidigt upprätthålla en hög grad av målspecificitet, vilket leder till färre biverkningar. Ett av exemplen på detta är Albumin Binding Domain-Derived Affinity Protein (ADAPT). Det har baserats på en av de albuminbindande domänerna (ABD) i streptokockproteinet G, med en storlek på 6,5 kDa. Nyligen modifierades ADAPT ytterligare för att samtidigt binda albumin och ett annat relevant målprotein av intresse, vilket tyder på en längre halveringstid i patientserum och möjliggör utveckling av nyare och terapeutiska läkemedel. I detta projekt presenteras den fjärde generationen av ADAPT-biblioteket som utformats för att ha förbättrad stabilitet. Selektioner med fagdisplay utfördes mot tre målproteiner: carcinoembryonic antigen-related cell adhesion molecule 5 (CEACAM5), en biomarkör för kolorektalcancer, epithelial cell adhesion molecule (EpCAM), en markör för flera gastrointestinala karcinom och trophoblast cell-surface antigen 2 (Trop2) som är överuttryckt i trippel-negativ bröstcancer. Resultaten visar bindning till CEACAM5, EpCAM och Trop2, vilket har visats med monoklonal fag-ELISA. Bindningsaffiniteten, sekundärstrukturen hos de utvalda bindarna och den bispecifika bindningen till serumalbumin återstår att utvärdera ytterligare. Projektet visar således att de ADAPTs som valts ut mot målen CEACAM5, EpCAM och Trop2 har en enorm potential för framtida kliniska tillämpningar som syftar till utveckling av diagnostik och terapi för dessa cancerbiomarkörer. / In recent years, targeted therapy has been a growing field of cancer therapy as a more targeted treatment than chemotherapy. These treatments are primarily based on antibody-based pharmaceuticals which are quite large and complex, increasing the overall cost of the treatment. Thus, an alternative method of both detection and treatment needs to be found to aid patients. Small affinity domains have been created with the goal of enhancing tissue penetration while maintaining a high level of target specificity, leading to fewer side effects. One of the examples for these is the Albumin Binding Domain-Derived Affinity Protein (ADAPT). It has been based on one of the albumin binding domains (ABD) of the streptococcal protein G, with a size of 6.5 kDa. Recently, the ADAPTs were further modified to simultaneously bind albumin and another pertinent target protein of interest, suggesting a longer half-life in patient serum, and enabling the development of newer therapeutics. This project presents the 4th generation of the ADAPT library designed to have improved stability. Phage display selections were performed against three target proteins: carcinoembryonic antigen- related cell adhesion molecule 5 (CEACAM5), a biomarker for colorectal cancer, epithelial cell adhesion molecule (EpCAM), a marker for several gastrointestinal carcinomas and trophoblast cell-surface antigen 2 (Trop2) which is overexpressed in triple-negative breast cancer. The results demonstrate binding towards CEACAM5, EpCAM and Trop2, which has been shown by monoclonal phage ELISA. The binding affinity, secondary structure of the selected binders and bispecific binding towards serum albumin remain to be further assessed. The project thus reveals that the ADAPTs selected against the targets CEACAM5, EpCAM and Trop2 present a massive potential for future clinical applications aimed towards development of diagnostics and therapeutics for these cancer biomarkers.

Plasmamembranet är en komplex struktur som består av biomolekyler som lipider, proteiner och glykaner. Membranets rena komplexitet begränsar vår förmåga att förstå den spatiotemporala dynamiken hos sådana komponenter och deras kollektiva biofysiska membranparametrar. En sådan parameter som är svår att studera är asymmetri mellan lagren. Celler investerar mycket energi i den ojämna fördelningen av lipider mellan de inre och yttre lagren under olika cellulära händelser. Kunskapen om sådana parametrar kan vara av stor betydelse för förståelsen av cellers biologi och för att utveckla läkemedel och vacciner. Plasmamembranets tjocklek på 4-6 nm är en stor begränsande faktor eftersom det blir svårt att särskilja skillnaden mellan cytosoliska och exoplasmatiska signaler i plasmamembranet med fluorescent konfokalmikroskopi och superupplösande mikroskopi. I det här projektet använde jag MAP-expansionsmikroskopiprotokollet för att fysiskt öka avståndet mellan cytosoliska och exoplasmatiska lager, tillsammans med tvåfärgsmärkning av båda dessa strukturer för att förbättra deras visualisering. Biomimetiska cellmembranmodeller som Giant Plasma Membrane Vesicles (GPMVs), användes för att identifiera lämpliga märkningsstrategier. Klickkemibaserad märkningsstrategi valdes för exoplasmatisk märkning av lager och fluorescerande proteinbaserad märkning valdes för cytosolisk märkning av lager. GPMV-modellen användes för att identifiera de membranproteiner som specifikt aggregerar i de vätskestörda regionerna av membranet. MAP-expansionsprotokoll, när det utfördes på både celler och GPMV: er, visade att celler var mer tillförlitliga för expansion eftersom närvaron av cytoskeletts fysikalisk-mekaniska egenskaper som hjälper till med deras deformation. Expansionsfaktorn för MAP-protokollet beräknades till 3,3 med användning av kärnexpansion och en isotrop expansion observerades i densamma. Med denna expansionsfaktor och mer rödfärgsbaserade märkningsstrategier, antar jag att det skulle vara möjligt att visualisera asymmetrin mellan broschyrerna med hjälp av Superupplösande stimulerad emission utarmningsmikroskopi. / The plasma membrane is a complex structure comprised of biomolecules such as lipids, proteins, and glycans. The sheer complexity of the membrane limits our ability to understand the spatiotemporal dynamics of its components and their collective biophysical membrane parameters. One such parameter that is difficult to study is inter-leaflet asymmetry. Cells invest a lot of energy in the inhomogeneous distribution of lipids between the inner and outer leaflets during different cellular events. The knowledge of this parameter could be of great importance for understanding the membrane biology of cells and for designing drugs and vaccines. The 4-6nm thickness of the plasma membrane is a major limiting factor since it becomes difficult to distinguish the difference between the cytosolic and exoplasmic plasma membrane leaflet signals with fluorescence confocal and super-resolution microscopy. In this project, I employed the MAP expansion microscopy protocol to physically increase the distance between the cytosolic and the exoplasmic leaflets, coupled with two-colour labelling of both these structures to improve their visualization. Biomimetic cell membrane models like the Giant Plasma Membrane Vesicles (GPMVs), were used for identifying suitable labelling strategies. Click chemistry-based labelling strategy was chosen for exoplasmic leaflet labelling and fluorescent protein-based labelling was chosen for cytosolic leaflet labelling. The GPMV model was used to identify that the membrane proteins specifically aggregate in the liquid-disordered regions of the membrane. MAP expansion protocol, when performed on both cells and GPMVs, revealed cells to be more reliable for expansion, since the presence of cytoskeleton conferred physicomechanical properties to cells, aiding in their deformation. The expansion factor of the MAP protocol was calculated to be 3.3 using nuclear expansion and an isotropic expansion was observed in the same. With this expansion factor and more red dye-based labelling strategies, I hypothesize that it would be possible to visualize the inter-leaflet asymmetry using super-resolution Stimulated Emission Depletion microscopy.

The clinical severity of Covid-19 varies greatly between individuals, and all underlying risk factors are not yet well understood. Previous studies have shown Covid patients to be enriched with autoantibodies against type I interferons, suggesting autoimmunity may be an underlying factor of susceptibility to severe disease. In this project, the interplay between severe Covid-19 and autoimmunity was investigated in 114 Swedish patients, sampled in April- May 2020 as well as longitudinal re-samplings 4 and 8 months later, using the infrastructure of the Human Protein Atlas and the SciLife lab autoimmunity and serology profiling unit. First, 16 patients with few comorbidities were analyzed for autoantibodies at a near proteome-wide scale using planar microarrays, after which a custom antigen panel was assembled based on observed reactivities and literature studies. The antigen panel was implemented in a 384-plex suspension bead array which was run for all patient samples and a control group. Among the Covid patients, 23 antigens were called as differentially reactive and 8 of them were proposed as relevant to immunoregulation or Covid pathogenesis. The results partially replicated previous findings of autoimmunity directed to type I interferons and offer a list of candidate autoantigens for further inquiries. / Allvarlighetsgraden av sjukdomen Covid-19 varierar kraftigt mellan individer och alla underliggande riskfaktorer är ännu inte förstådda. Tidigare studier har påvisat Covidpatienter som överrepresenterade med autoantikroppar mot typ I interferoner, vilket förespråkar autoimmunitet som en möjlig underliggande riskfaktor till att utveckla allvarlig Covid. I detta projekt användes infrastrukturen av det mänskliga proteinatlasprojektet och enheten för autoimmunitets- och serologiprofilering på SciLife lab för att undersöka samspelet mellan allvarlig Covid-19 och autoimmunitet i 114 st svenska patienter inlagda under april-maj 2020, samt från uppföljningsprover 4 resp. 8 månader senare. Till en början undersöktes 16 patienter med låg grad av samsjukdom för förekomst av autoan- tikroppar mot proteomet i stort med hjälp av mikroarrayer. En panel av antigen sammanställdes därefter baserat på resultaten och litteraturstudier. Panelen implementerades som en 384-plex kulsuspensionsarray vilken kördes för alla patientprover samt en kontrollgrupp. Ibland Covidpatienterna klassades 23 st antigen som överrepresenterade, varav 8 st avsågs relevanta för immunoreglering eller sjukdomsförlopp. Resultaten visades delvis återskapa tidigare fynd av autoimmunitet riktad mot typ I interferoner och erbjuda en lista av potentiella autoantigen för vidare efterforskningar.

Pancreatic islets are composed of endocrine cells that secrete hormones essential for blood-glucose homeostasis. Prior research has revealed that the gene expression and functionality of human islet cells is heterogenous. However, it is not currently understood how the heterogeneity correlates to normal islet cell function and dysfunction in diabetes pathogenesis. Subsequently, an international collaborative project has been initiated to elucidate what constitutes islet cell heterogeneity from a transcriptional, proteomic, and functional perspective in both health and disease. In this study, a highly multiplex tissue image assay was developed to allow for the study of the localization and distribution of proteins previously identified to correlate with functional activity and heterogeneity in islet cells using the CO-Detection by indEXing (CODEX) platform. In total, 22 proteins were studied simultaneously of which 10 were specifically expressed in islet cells. These included generic pancreatic markers such as C-peptide (C-pep) marking insulin-secreting β-cells, glucagon (GCG) and somatostatin (SST), but also less well-characterized proteins such as Shisa like 2B (FAM159B) and Neural proliferation, differentiation and control 1 (NPDC1). The multiplex tissue imaging allowed for single-cell analysis of protein expression in human islet cells showing that most islet specific proteins were heterogeneously expressed. The observations made in this study serves as a validation to that the human islet microenvironment is highly complex due to islet cell heterogeneity. Additionally, the study demonstrated that multiplex tissue imaging has the potential to reveal novel cell types and interactions. / Langerhanska öar består av endokrina celler som utsöndrar hormoner nödvändiga för reglering av blodsockernivåerna. Tidigare forskning har visat att genuttrycket och funktionaliteten är heterogen i de celler som utgör mänskliga Langerhanska öar. Dock är förståelsen för hur heterogeniteten korrelerar till normal cellfunktion och dysfunktion i diabetespatogenes fortfarande ofullständig. Följaktligen har ett internationellt samarbete inletts i syfte att  undersöka  vad som utgör heterogenitet  i  Langerhanska öar ur ett transkriptionellt, proteomiskt och funktionellt perspektiv i såväl friska som sjuka individer. I denna studie utvecklades en metod för multiplex mikroskopisk avbildning av vävnad för att möjliggöra undersökningen av hur proteiner som tidigare korrelerats med endokrin cellspecifik aktivitet och heterogenitet i Langerhanska öar var lokaliserade med hjälp av plattformen för Co-Detection by indEXing (CODEX). Totalt undersöktes 22 proteiner samtidigt varav 10 var specifikt uttryckta i celler som utgör Langerhanska öar. Bland dessa proteiner fanns generella markörer för vanligt förekommande celltyper i Langerhanska öar såsom C-peptid (C-pep) som markör för insulinsekreterande β-celler, glukagon (GCG) och somatostatin (SST) såväl som proteiner med färre kända funktioner såsom Shisa like B (FAM159B) och Neural proliferation, differentiation and control 1 (NPDC1). Med hjälp av multiplex mikroskopisk avbildning av vävnad kunde uttrycket av proteiner specifikt uttryckta i celler som utgör Langerhanska öar analyseras för enskilda celler i vävnaden. Denna analys visade att de flesta proteiner specifikt uttryckta i celler som Langerhanska öar består av var heterogent uttrycka. Resultaten från denna studie validerar att mikromiljön i Langerhanska öar är mycket komplex på grund av cellernas heterogenitet. Vidare visade denna studie att multiplex mikroskopisk avbildning av vävnad har potentialen att identifiera nya celltyper och interaktioner.

microRNA (miRNA) är korta icke-kodande RNA sekvenser som har fått ökande uppmärksamhet då de kan binda till mRNA och styra vårt genuttryck. Omkring trettio procent av våra proteinkodande gener styrs av miRNA. miRNA binder till mRNA vilket hindrar dess translation eller leder till nedbrytning av mRNA. Studier visar att miRNA är involverade i olika cancersjukdomar där miRNAs kan ha olika roller. De kan antingen hämma cancern (tumörsupressor) eller agera som en onkogen. Idag pågår mycket forskning kring miRNAs påverkan på cancer och hur eventuellt miRNA kan användas som läkemedel i framtiden. Trots pågående forskning saknar vi avgörande insikter om både strukturer och biofysiska egenskaperna hos miRNA: mRNA-interaktionen som bestämmer deras funktionella resultat. Att förstå detta är viktigt för att förstå miRNA fulla terapeutiska potential. För att bidra med kunskap inom detta område var rapportens första fokus att studera bindningen mellan mRNA HNF4α och miRNA-34a med hjälp av en metod som kallas SHAPE MaP. Genom att studera bindningen är det möjligt att få mer kunskap om dess reaktiva områden och därmed öka förståelsen för den inre strukturen. SHAPE MaP är baserad på en metod som utför massiv parallell sekvensering för att identifiera mutationer introducerade med ett SHAPE-reagens. Efter detta utförs kartläggning av dessa mutationer med hjälp av ett datorprogram för att få fram en struktur. Strukturen är avgörande för att förstå de biofysiska egenskaperna såsom stabilitet, vikningsdynamik och interaktioner med andra biomolekyler. Under arbetets gång flyttades fokus till att optimera SHAPE MaP-experimentet. En serie experiment utfördes för att bestämma den optimala tiden mellan transfektion av miRNA och modifiering av SHAPEreagens med qPCR. Detta tydde på att den optimala tiden är 100 minuter, men ytterligare studier behövs dock för validering. Sammanfattningsvis beskriver denna rapport ett optimeringsexperiment för SHAPE MaP-applikationen. / microRNA (miRNA) are short non-coding RNA sequences that are important as they can bind to mRNA and control our gene expression. miRNAs control around thirty percent of our protein-coding genes. They bind to mRNAs and induce cleavage, transcriptional inhibition, or degradation. Studies show that miRNAs are involved in various cancers, where they can have different roles under different conditions. They can either act as a tumor suppressor or act as an oncogene. Today, there is extensive research into the impact of miRNAs on cancer and how miRNAs can potentially be used as drugs in the future. Nevertheless, we lack crucial insights into their intrinsic structural and biophysical properties and interactions with mRNAs that determine their functional outcomes. Addressing this knowledge gap is essential for unlocking their full therapeutic potential. To contribute knowledge in this area, the first focus of this report was studying the binding between the mRNA HNF4α and miRNA-34a using a method called SHAPE MaP. By studying the binding, it is possible to get more knowledge about their reactive sites, and by knowing this, it is possible to investigate the intrinsic structure. SHAPE MaP is based on a method that performs massively parallel sequencing to detect mutations made by a SHAPE reagent. These mutations are then mapped using a computer program to extract a structure. The structure is crucial for understanding the biophysical properties such as stability, folding dynamics, and interactions with other biomolecules. During the work, however, the focus shifted towards optimizing the SHAPE MaP experiment. A series of experiments were conducted to determine the optimal time between transfection of miRNA and modification of SHAPE reagent with qPCR. This indicated that the optimal time is 100 minutes, but further studies are needed for validation. In conclusion, this report describes an optimization experiment for the SHAPE MaP application.

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.