Compmed

Compmed var en enhet för beräkningsmedicin och ett strategiskt initiativ som stöttas av Stockholms läns landsting (SLL), Karolinska Universitetssjukhuset (KUH), Karolinska Institutet (KI) och Science for Life Laboratories (SciLife). Tegnér-teamet rankades som en framstående forskargrupp (ERA 2012, KI, 77 av 567 forskargrupper). Teamet var en officiell SciLife Group (från och med 2014), en CMM (Center for Molecular Medicine) forskargrupp, knuten till Institutionen för medicin Solna (KI) och enheten för klinisk epidemiologi på sjukhuset (KUH).

Tegnér-teamet var ett unikt integrerat multidisciplinärt team på 25 personer från en mängd olika områden som ren och tillämpad matematik, immunologi, fysik, barnmorska, komplexitetsteori, cell- och molekylärbiologi, datavetenskap, farmakologi, teknik och medicin. Teamet var internationellt där medlemmarna kom från olika delar av världen där svenskar var i minoritet

Uppdrag var att utveckla, validera och tillämpa integrativa teori-beräknings-experimentella tillvägagångssätt, som i slutändan ger grundläggande insikter om livets kretsar bortom fysik och därigenom i praktiken möjliggör förutsägelse, förebyggande och behandling av sjukdomar och stödjande välbefinnande.

Krav för att delta i Compmed

Det som krävdes av deltagare var att de var begåvade och entusiastiska forskare med doktorsexamen i fysik, matematik, teknik, biomedicin eller en utländsk examen som bedöms likvärdig med doktorsexamen. Expertis inom teknologier, programmeringsspråk och algoritmer och deras tillämpning inom medicin krävs.

Doktorander som ännu inte tagit examen kunde ansöka om disputationen är planerad att äga rum inom tre månader efter ansökningstidens utgång, i vilket fall verifikation från disputationskommittén eller motsvarande organ skulle bifogas ansökan.

Berättigade sökande måste ha en väldokumenterad meritlista. Framgångsrika kandidater behövde ha en stark passion för dagligt beräkningsarbete och en förmåga att balansera mellan innovation och pragmatism. De framgångsrika kandidaterna skulle ha mycket god samarbets- och samarbetsförmåga, vara flexibla och kunna arbeta strukturerat och effektivt. De framgångsrika kandidaterna ska också kunna bidra till det innovativa och entreprenöriella klimat som fanns inom teamet. Eftersom arbetet omfattade internationella samarbeten krävs god kommunikationsförmåga i tal och skrift på engelska. Erfarenhet från internationella forskningsmiljöer är meriterande. Kandidaten skulle kunna driva forskningsprojekt självständigt.

Vad forskningen gick ut på

Avkodning av livets molekylära kretsar till förmån för patienter och upptäckt av intelligent teknik

Vilka är lagarna inom och mellan celler som styr och skyddar levande organismer från att undvika atomärt kaos och oordning och därigenom producera “intelligenta” strukturer över tiden? I nyare vokabulär kan detta formuleras som grundläggande frågor som – vad som utgör en primärcells identitet, vad är regler som styr genomiska och cellulära kretsar och dynamik inom primära mänskliga celler över tid, hur regleras dessa kretsar och i vilken utsträckning kan de programmeras om. Hur uppstår ordning inom och mellan celler? Vidare frågar vi hur vi kan utveckla metoder för att vi ska kunna upptäcka sådana “lagar” från data?

Vår motivation härrör från vår strävan att få grundläggande insikter om livets kretsar bortom fysiken (dvs elementarpartiklar) och att utnyttja detta ur både teknisk och klinisk synvinkel. Det underliggande antagandet är att att ha sådana “lagar” i våra händer kommer att ge mänskligheten oöverträffade möjligheter för tidig upptäckt, förebyggande, behandling av sjukdomar och ökat välbefinnande. Mutatis mutandis, en förståelse av “emergence of order” w.r.t kretsar i livet innebär upptäckt av tekniska möjligheter och intelligenta system bortom nuvarande fantasi.

Bakgrund

Dirac skrev redan 1931 (Quantised Singularities in the Electromagnetic Field) att “Det finns för närvarande grundläggande problem inom teoretisk fysik som väntar på lösning, t.ex. den relativistiska formuleringen av kvantmekaniken och atomkärnornas natur (som kommer att följas av svårare sådana som livets problem), vars lösning kommer förmodligen att kräva en mer drastisk revidering av våra grundläggande begrepp än någon som har gått tidigare. Mycket troligt kommer dessa förändringar att vara så stora att det kommer att ligga bortom den mänskliga intelligensens makt att få de nödvändiga nya idéerna genom direkta försök att formulera experimentdata i matematiska termer.”

“Livets problem” som Schrödinger förklarar ytterligare i sin klassiska bok (What is life 1944) delas i huvudsak upp i två delar. Först begreppet “ärftligt kodskript” som leder till kromosomer och en diskussion om hur genetisk information kan överföras mellan generationer. För det andra skrev Schrödinger “En organisms häpnadsväckande gåva att koncentrera en “ström av ordning” på sig själv och på så sätt undkomma att förfallet till atomärt kaos – av “att dricka ordning” från en lämplig miljö – verkar ha samband med närvaron av det “aperiodiska fasta ämnen’, kromosommolekylerna, som utan tvekan representerar den högsta graden av välordnad atomassociation vi känner till – mycket högre än den vanliga periodiska kristallen – i kraft av den individuella roll varje atom och varje radikal spelar här. För att uttrycka det kortfattat, vi bevittnar händelsen att befintlig ordning visar kraften att upprätthålla sig själv och att producera ordnade händelser.”

Den första frågan är rimligt välförstådd, även om vi kan förvänta oss ytterligare överraskningar med epigenetisk omprogrammering av hur DNA används över generationer. Den andra frågan är fortfarande väldigt öppen.

Programmet

Programmet tog upp frågor genom att använda en dialektisk metod, omfamna och kontrastera experiment, teorier och beräkningar. På den experimentella biologiska sidan undersöker vi grundläggande molekylära mekanismer som styr utvecklingen och differentieringen av olika typer av T-celler och B-celler. Dessa är tillgängliga celler av grundläggande betydelse för människors hälsa. För detta arbete behöver vi praktiska beräkningsverktyg och ny grundläggande teori om hur man analyserar, integrerar och modellerar sådana komplexa mångfacetterade data. Detta arbete vägleder oss i vår strävan att förstå grunderna för cellulärt liv och komplexa levande system.

Programmet riktade sig till och omfattade flera kliniska och tekniska tillämpningar. Eftersom immunitet kan fungera som orsak eller svar på sjukdomar inklusive specifika processer såsom kronisk inflammation, neurodegeneration och tumörtillväxt, ger immunitet ett användbart fönster för att övervaka, diagnostisera, förebygga sjukdomar och främja välbefinnande. Detta arbete inkluderar multipel skleros, melanom, reumatoid artrit, glioblastom, Parkinsons sjukdom, Alzheimers sjukdom och åldrande och utveckling av skörhet. Vi använder omfattande data från kliniska register och register för att analysera sambanden mellan sjukdomar och utvecklingen av dessa sjukdomsnätverk över tid. De integrativa metoder vi utvecklar och använder är inriktade på hur man kan extrahera kausala modeller från data och därmed ha tillämpningar i tekniska system utanför life science-domänen. Maskinresonemang och inlärningsmodeller för omvärlden inklusive data är av grundläggande intresse för vårt team. Vi triangulerar detta grundläggande och tillämpade arbete med ett affärs- och innovationsperspektiv eftersom flera av de verktyg och problem vi arbetar med har bred generisk tillämpbarhet utanför deras specifika initiala dom.