Nyt dansk forskningscenter skal skabe designede proteiner med kæmpe potentiale

Proteiner er biologiens arbejdsheste. De udfører stort set alle vigtige funktioner i levende organismer. De opbevarer, kopierer og beskytter vores DNA, fordøjer føde for at give os energi og udnytter energien til at få vores celler og muskler til at fungere.

Men tænk, hvis proteiner kunne designes specifikt til at være endnu mere alsidige molekyleredskaber for videnskab, teknologi og sundhed. Det er i bund og grund, hvad proteindesign er. Det er et voksende område, som gør det muligt for forskerne at fremstille helt nye proteiner - også dem, som naturen ikke selv har udnyttet - og skræddersy dem til konkrete udfordringer.

Proteindesign kan udvikle kunstige proteiner, der kan opdage sygdomme, og helbrede disse sygdomme direkte i kroppen. Det kan også fremstille proteiner, der kan anvendes i industrien til fx en mere miljøvenlig produktion af lægemidler, eller som kan nedbryde plast og andre forurenende stoffer. Et nyt center på Københavns Universitet skal være drivkraften til at realisere dette potentiale.

CPD-centret får international hovedrolle inden for proteindesign

Proteiner er kædelignende molekyler, der består af aminosyrer. I naturen findes der tyve forskellige aminosyrer, og rækkefølgen af disse langs kæden (proteinsekvensen) er bestemmende for den form, et protein danner, og dermed det arbejde, det udfører.

Nobelprisen i kemi i 2024 gik til to forskere inden for kunstig intelligens (AI), som havde bidraget til at knække den kode, der forbinder et proteins sekvens med dets tredimensionelle struktur, og til en biokemiker, som i samarbejde med mange andre havde påvist, at man kan designe proteiner fra bunden ved hjælp af computere. Det er dette arbejde, som Dek Woolfson og Københavns Universitet nu vil bygge videre på i et helt nyt kapitel.

Novo Nordisk Foundation Center for Protein Design (CPD) åbner i august 2025 og bliver dermed begyndelsen på et ambitiøst arbejde, der skal samle en lang række fagområder fra biologi, kemi, lægemiddeldesign og datalogi fra to fakulteter for at skabe et internationalt førende center for proteindesign.

Dek Woolfson, som er en verdenskendt og førende forsker på området, bliver direktør for centret. Tilbuddet om at stå i spidsen for forskning i proteindesign i København kunne han ikke sige nej til.

"De nye, store fremskridt, der er sket med hensyn til at forstå proteiner og computerdesign, herunder kunstig intelligens, giver os redskaber til at påbegynde design af kunstige proteiner, og de afledte muligheder synes næsten uendelige. Der er dog stadig meget arbejde, inden det fulde potentiale for proteindesign er indfriet. CPD-centret får en nøglerolle heri, bl.a. ved at bedrive grundforskning og omsætte den til konkret brug. Jeg er meget begejstret for denne mulighed, og jeg glæder mig til at få centret i gang og lede det", siger Dek Woolfson.  

Dek Woolfson kommer fra en stilling på University of Bristol i Storbritannien, hvor han har været førende inden for proteindesign og stået bag fx BrisSynBio, som er et forskningscenter for syntetisk biologi.

Novo Nordisk Fonden har længe været klar over det store potentiale ved proteindesign. 

"De novo proteindesign baner vejen for helt nye løsninger på de globale udfordringer - fra udvikling af målrettede lægemidler og vacciner til bæredygtige biomaterialer og enzymer, der kan nedbryde mikroplast," siger Lene Oddershede, Chief Scientific Officer, Novo Nordisk Fonden.

"På det seneste er der sket store fremskridt på området, og Danmark har et stærkt udgangspunkt med sin lange tradition for proteinforskning. Med denne bevilling kan vi være med til at omsætte banebrydende grundforskning til konkrete løsninger, uddanne den næste generation af forskere inden for dette nøgleområde og i sidste ende etablere et kraftcenter for proteindesign i Europa," siger hun.

Skal levere viden, forskere og proteiner

Der mangler stadig en del i forståelsen af, hvordan proteiner fungerer. Grundlæggende viden om den kemi og fysik, der er på spil i proteiner, vil derfor være en af de første indsatser for centret sammen med en øget forståelse af, hvordan proteiner kan bringes til at fungere under bestemte forhold og i bestemte miljøer.

"CPD skal designe nye proteiner med særlige egenskaber, så de kan fungere under de ønskede forhold. Til det formå skal vi udvikle og anvende de nyeste beregningsmetoder, herunder generativ AI. Men det bliver afgørende at kunne kombinere det med kemi og fysik for at få et mere komplet billede af, hvordan proteinerne fungerer, og hvordan vi kan designe dem. Samtidig skal vi uddanne nye forskertalenter på området - fra biokemikere, kemikere og dataloger til farmaceuter og lægemiddeldesignere," siger Dek Woolfson.

Centrets hovedaktivitet vil være delt mellem Biologisk Institut og Institut for Lægemiddeldesign og Farmakologi på Københavns Universitet med yderligere aktiviteter på Kemisk Institut og Datalogisk Institut. Ud over et dygtigt kerneteam af erfarne forskere skal centret huse og uddanne et stort antal ph.d.-studerende og postdocs. For at sikre den højest mulige standard af centrets arbejde vil der også være danske og internationale gæsteforskere.

Primær styrke: Tværfagligt samarbejde med en klar mission

Ifølge dekan Bo Jellesmark-Thorsen fra Det Natur- og Biovidenskabelige Fakultet er det centrets helt store styrke at kunne samle forskere fra en lang række fagområder til en fælles mission om proteindesign.

"Dette komplekse nye område kan ikke stå alene inden for de enkelte klassiske videnskabelige discipliner. Tværfagligt samarbejde mellem biokemikere, dataloger og lægemiddelforskere er i den forbindelse afgørende. Heldigvis har samarbejdet på tværs af Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet og Det Natur- og Biovidenskabelige Fakultet om at etablere CPD-centret været fremragende. Og det er den form for samarbejde, der skal løfte CPD og sikre, at det store potentiale bliver realiseret,” siger han.

På Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet er der fuld opbakning.

"Formålet med CPD er netop at forene fagligheder på tværs af discipliner og institutioner," siger fakultetets dekan, Bente Stallknecht.

"Gennem samarbejdet mellem institutterne skal centret øge synergien mellem de bedste på området fra begge fakulteter. Og det gælder både nationalt og internationalt. Vi er meget glade for at have fået Dek Woolfson med som en internationalt anerkendt leder inden for området. Med ham ved roret skal centret udvikle sig med stærke forbindelser til den internationale forskning, og hvor der kan udveksles både ideer og medarbejdere i kraft af partnerskaber med andre universiteter, der arbejder med fælles projekter og store udfordringer, ” siger hun.

Dek Woolfson har stor erfaring med tværfagligt samarbejde og forskning. Han er for nylig blevet Fellow i the Royal Society, et anerkendt videnskabsakademi i Storbritannien. I øjeblikket arbejder han på tværs af fagene kemi og biokemi på University of Bristol, hvor han har oprettet BrisSynBio og understøttet de samarbejdsprojekter, der leverer proteindesign til cellebiologi, materialevidenskab og andre områder. Han vil holde sine forbindelser der ved lige og samtidig oprette nye internationale partnerskaber gennem flere CPD-satellitter, herunder på Engineering Biology på University of Bristol.