Bóndasonur frá Refsstað rannsakar byltingarkennd fræði RNA í Ástralíu

Páll Þórðarson, prófessor við Háskólann í Sydney, ættaður frá Refsstað í Vopnafirði, er einn forsvarsmanna alþjóðlegrar ráðstefnu efnafræðinga sem haldin verður í Hörpu 25.–29. júní.

Páll er virtur vísindamaður á heimsvísu, margverðlaunaður fyrir vísindastörf sín og hefur m.a. birt greinar í Nature og áhrifamiklum efnafræðitímaritum. Hann nam efnafræði við Háskóla Íslands og hélt til Ástralíu í doktorsnám árið 1997. Hlaut Marie Curie-styrk 2001 til að vinna með prófessorum í háskólanum í Nijmegen í Hollandi og hélt aftur til Ástralíu 2003. Síðan hefur hann starfað við Háskólann í Sydney og verið prófessor frá 2017, auk þess að leiða rannsóknasetur um RNA. Hann er forseti Hinnar konunglegu áströlsku efnafræðistofnunar – The Royal Australian Chemical Institute.

Um það hver séu hans helstu viðfangsefni þessa dagana segir Páll að líklega sé það að vera í forsvari fyrir UNSW RNA Institute. „Það er rannsóknasetur um RNA sem við settum upp 2021,“ segir Páll. „Háskólinn setti 2,5 milljarða í þetta setur fyrstu 4 árin. Við erum m.a. búin að setja upp nokkurs konar þróunarframleiðsluver til að búa til ýmis RNA-efni, þar með talið mRNA, handa vísindafólki sem er að þróa alls konar lyf og meðferðir byggðar á RNA. Þá ekki aðeins bóluefni heldur líka veiru- og krabbameinslyf. Við erum mest að vinna með fólki sem er í forþróun, þ.e. ekki byrjað á prófunum á fólki,“ segir Páll.

Sú vinna tengist starfi hans með fylkisstjórninni í New South Walesfylki (NSW), fjölmennasta fylki Ástralíu með átta milljónum íbúa og Sydney sem fylkishöfuðborg. „Ég byrjaði að vinna með NSW- stjórnvöldum að þessu 2019 en síðan fór þetta í yfirgír 2021. Stjórnvöld hér í NSW eru núna búin að leggja yfir 20 milljarða í þau plön sem komu út úr þessari vinnu sem ég byrjaði á fyrir fjórum árum. Þessar áætlanir innihalda m.a. fjárveitingu til byggingar á RNA- lyfjaþróunarverksmiðju hér í Sydney, sem framleitt getur RNA-lyf í þeim gæðum sem þarf til lyfjaprófana á fólki. Og hugsanlega mun þessi verksmiðja líka framleiða lyf fyrir fyrirtæki þegar þau verða vonandi búin að þróa lyfin til enda og koma þeim á markað,“ segir hann.

Þegar Covid-19 reið yfir heiminn var farið að ræða framleiðslu bóluefnis í Ástralíu. Páll átti þá í samskiptum við Gladys Berejiklian, þáverandi forsætisráðherra NSW, og héldu þau sameiginlegan blaðamannafund þar sem lýst var yfir áformum um RNA-lyfjaverksmiðjuna í Sydney. „Í og með var það jú áætlunin að slík verksmiðja gæti hlaupið undir bagga ef þjóðin þyrfti á bóluefni að halda í snatri til að eiga við faraldur,“ segir Páll. Hann vakti heimsathygli þegar hann í færslu á samfélagsmiðlum útskýrði hvernig almennilegur handþvottur með sápu bryti kórónaveiruna á bak aftur.

Þróar bóluefni gegn búfjársjúkdómum

Páll segir eitt það alskemmtilegasta fyrir sveitamanninn sig, í allri þessari RNA-vinnu, vera að síðla árs 2021 hafi hann kynnst forstöðumanni Elizabeth Macarthur Agriculture Institute (EMAI), Jim Rothwell, en EAMI er stærsta rannsóknarstöð landbúnaðarráðuneytis NSW-fylkis (Department of Primary Industries). „EAMI er með yfir 200 vísindamenn í vinnu og mikil áhersla er lögð á smitsjúkdóma í búfé og varnir gegn því,“ segir Páll og heldur áfram: „Þau eru meðal annars með fullkomna 3-stigs veirutilraunastofu. Jim og samstarfsfólk hans á EAMI hafði samband við mig því þau voru þá byrjuð að þróa nokkur mRNA- bóluefni gegn búfjársjúkdómum í samvinnu við vísindafólk í Kanadíska matvælaeftirlitinu (Canadian Food Agency) í Winnipeg og síðan RNA- líftæknifyrirtækið Tiba í Boston.

Í upphafi snýst vinnan um þrjá sjúkdóma: bítlaveiki (border disease) í sauðfé sem er landlægur hér í Ástralíu og veldur lambaláti, húðþrimlaveiki (lumpy skin disease) í nautgripum sem er enn ekki hér en ein mesta hættan fyrir Ástralíu þar sem þessi sjúkdómur berst nú hratt frá Suðaustur-Asíu í gegnum Indónesíu- eyjaklasann og stefnir hingað. Og síðan er það gin- og klaufaveiki (foot and mouth disease) sem leggst helst á nautgripi eins og frægt var í Bretlandi fyrir nokkru en getur líka valdið usla í öðru búfé. Ástralía er enn laus við gin- og klaufaveiki og þó að til sé bóluefni við gin- og klaufaveiki telur rannsóknarteymið á EAMI að hægt sé að búa til mun betra bóluefni gegn því með mRNA og verja þannig landið betur gegn þessum vágesti,“ segir Páll.

Úr þessu varð 350 milljóna króna samningur og mun UNSW RNA Institute sjá, að minnsta kosti til að byrja með, um framleiðslu á mRNA-bóluefnum fyrir þessum búfjársjúkdómum. „Það er skemmtilegt frá því að segja að fyrstu tilraunir Jims og samstarfsfólks hans lofa góðu – fyrstu ærnar í tilraunum á bítlaveikisbóluefninu sýna bæði mjög góða mótstöðu og mótefnaframleiðslu eftir að þær voru fyrst bólusettar og síðan smitaðar með bítlaveikiveirunni,“ segir Páll, spenntur fyrir verkefninu.

Munaði minnstu að hann yrði bóndi

Þetta er ekki það eina sem Páll starfar að. Hann segir raunar það mikilvægasta vera að ala ásamt eiginkonu sinni upp tvö börn sem brátt verði unglingar. Litlu munaði að hann yrði bóndi í Vopnafirði. „Ég man enn að ég var að moka heyi heima hjá mér um vetur eftir að klára menntaskólann og undi bara frekar vel við mitt. Fór svo að hugsa: ja, ég er víst góður námsmaður og ég mun líklega sjá eftir því ef ég prófa ekki að fara í háskólann og þá helst í vísindin. En ég var ekki viss hvort það myndi ganga upp og var alltaf tilbúinn að fara aftur í sveitina ef svo færi. En svo bara gekk þetta einhvern veginn upp og ég fékk vísindabakteríuna!“

Hann hefur vitjað heimahaganna á 3-5 ára fresti síðastliðinn rúma áratug og að þessu sinni til að sækja efnafræðiráðstefnuna. Hana sækja um 500 manns frá 37 löndum úr öllum heimsálfum.

Hugmyndin um alþjóðlega ráðstefnu efnafræðinga á Íslandi kviknaði einhvern tíma upp úr 2015. Ráðstefnan er á einu sviði efnafræðinnar og kallast á ensku „International Symposia on Macrocyclic and Supramolecular Chemistry“ (ISMSC) og var síðast haldin í Quebeq í Kanada. Páll segir ráðstefnuna á Íslandi ekki einvörðungu sína hugmynd heldur hafi fleiri lagst á árar. „Síðan hafði Krishna Damaduran, prófessor í Háskóla Íslands, samband við mig því við vinnum á sama sérsviði efnafræðinnar. Krishna vildi koma í námsleyfi til mín í Sydney og það varð úr. Okkar samvinna hefur gengið mjög vel. En ég minntist líka á þessa hugmynd við Krishna og á sama tíma við Þorfinn Gunnlaugsson við University College í Dublin. Þorfinnur er upp að einhverju marki þekktur sem „hinn Íslendingurinn“ í mínu sérfagi.“ Þessi þrjú munu annast fundarstjórnina í sameiningu.

ISMSC-ráðstefnan fjallar um stórhringja- og millisameindaefnafræði (macrocyclic og supramolecular chemistry). „Þetta er í raun sú undirgrein efnafræðinnar sem snýr að skilningi á því hvernig efnasambönd virka hvert á annað í gegnum veik efnatengi (weak reversible molecular interactions),“ útskýrir Páll. „Svoleiðis veik efnatengi skipta mjög miklu máli á ýmsum sviðum, t.d. við hönnun á betri efnanemum/mælitækjum, ýmsum nýstárlegum nanóefnum en ekki síst fyrir skilning okkar á lífefnum og líffræðilegum ferlum. Nanótæknin á margt að þakka þessum fræðum og meðal fyrirlesara á ráðstefnunni er Nóbelsverðlaunahafinn Sir Fraser Stoddart. Hann vann efnafræðiverðlaunin 2016 fyrir uppgötvun sína á efnafræðivélum (molecular machines) en hönnun hans byggir einmitt á grundvallarlögmálum í stórhringja- og millisameindaefnafræði.“ Páll segist hafa miklar mætur á Fraser enda séu þeir búnir að þekkjast í tvo áratugi. „Hann segir líka ávallt frá því með stolti í fyrirlestrum sínum að hann hafi fæðst á bóndabýli nálægt Edinborg í Skotlandi, þar sem ekkert rafmagn var fyrr en hann varð 7 ára. Hann segist hafa lært margt á býli foreldra sinna sem hafi gert hann að þeirri stjörnu sem hann er núna í vísindaheiminum,“ segir Páll og víst að þeir Fraser Stoddart eiga þá sitthvað sameiginlegt.

Lykillinn að betri skilningi á miðtaugakerfinu og heilanum

Páll segist mjög spenntur fyrir því að fylgja eftir því nýjasta í RNA-vísindunum sem snúist um að skilja hlutverk ókóðaðs RNA (non-coding RNA). „Stór hluti af DNA-erfðaefninu okkar umskrifast nefnilega ekki í mRNA sem síðan býr til eggjahvítuefni, heldur eru þessi ókóðuðu RNA með alls konar önnur hlutverk í frumunni og lífinu þar með. Fólk hélt einu sinni að þetta RNA væri bara drasl (junk RNA) en það er rangt. Það er greinilegt að þessi RNA-efni skipta miklu í frumubyggingu, vörnum frumunnar gegn áreiti, erfðaefnisstjórnun og hugsanlega þróun vefja.

Sumir ganga svo langt að segja að RNA-efni séu lykillinn að betri skilningi á miðtaugakerfinu og heilanum og margt bendir líka til að misstjórnun á þessum efnum sé hugsanlega grunnrót ýmissa taugahrörnunarsjúkdóma eins og Parkinson og Alzheimer. Líffræðingar segja mér líka að þessi ókóðuðu RNA skipti miklu í vexti plantna og húsdýra. Þannig að þessi nýju vísindi eru líkleg til að valda mikilli umbreytingu í bæði landbúnaði og læknisfræðum.