Vad får en manet att lysa? För forskare ledde den enkla frågan till ett kraftfullt nytt verktyg som har förändrat medicinen totalt – och som vann Nobelpriset!

2007 såg forskare vid UC San Diego hur bröstcancerceller vandrade i realtid. År 2009 fångade forskare vid UC Davis och Mount Sinai School of Medicine videofilmer av hiv som spreds mellan immunceller. Biologiska processer som en gång var dolda för oss kan nu belysas som en eldfluga, och allt detta är möjligt tack vare ett experiment som kastades ner i avloppet.

In 1960 försökte Osamu Shimomura inte revolutionera vetenskapen – om han hade gjort det hade han kanske inte börjat med att studera maneter. Shimomura var en ung forskare med en enkel fråga: Vad var det som fick kristallmusslan, Aequorea victoria, att lysa ljusgrönt när den rördes om?

Hans försök att isolera ett självlysande luciferasenzym från maneten fungerade bara delvis. Efter olika justeringar i labbet kunde han bara producera ett svagt sken från prover som isolerats från maneterna, så han dumpade proverna i en diskbänk för att städa upp för dagen. När vätskan träffade diskbänken uppstod en plötslig ljusblå blixt.

Shimomura fann snabbt att det inte var diskbänken i sig, utan havsvatten – särskilt kalciumet i havsvattnet – som reagerade med proverna från kristallgelén för att skapa den blå blixten. Men det fanns ytterligare ett mysterium: Kristallgeléer lyser grönt, inte blått.

Shimomura antog att det fanns ytterligare en förening i maneten som absorberade det blå ljuset och sedan avgav grönt ljus. Denna förening visade sig vara ett unikt protein som Shimomura gav namnet Green Fluorescent Protein, förkortat GFP.

En blixt av briljans

I mitten av 1980-talet arbetade Martin Chalfie vid Columbia University med den genomskinliga rundmasken C. elegans och försökte studera var vissa gener uttrycktes i masken.

Vid den tiden hade det blivit mycket lättare att hitta gener i en organisms DNA, men att ta reda på vad genen var ansvarig för och var genen uttrycktes var en stor utmaning.

Efter att ha deltagit i en föreläsning som råkade nämna GFP, fick Chalfie ett ögonblick av inspiration: Eftersom GFP är ett protein kunde han infoga DNA-sekvensen som kodar för GFP i rundmaskarnas DNA och få dem att uttrycka det lysande proteinet tillsammans med vilken gen som helst som han studerade. Glöden skulle fungera som en markör för att visa var generna uttrycktes.

Chalfies metod fungerade. Plötsligt blev osynliga processer synliga och öppnade en ny värld av biologisk och medicinsk forskning.

Hjärnbågens alla färger

Som GFP öppnade dörren hade den begränsningar. Den bleknade för snabbt för viss forskning, och den fanns bara i en färg. Roger Tsien, biokemist vid UC San Diego, tog GFP och utvecklade nya varianter som var ljusare och lyste i en rad olika färger, som Tsien gav finurliga namn som ”Monomeric banana” och ”Tandem dimer tomato.”

Att ha en rad olika färger på GFP gjorde det möjligt för forskarna att observera flera processer samtidigt, med högre precision än någonsin tidigare. Forskare vid Harvard använde flerfärgsmetoden för att kartlägga enskilda neuroner i mushjärnor och skapade en ikonisk bild som är känd som ”hjärnbågen”.

År 2008 delade Shimomura, Chalfie och Tsien Nobelpriset för upptäckten och utvecklingen av GFP. I en tid som präglas av ökat fokus på tillämpad forskning är det värt att komma ihåg att en vetenskaplig revolution började med grundforskning, upprörda maneter och ett experiment som kastades ner i avloppet.