Research

Research overview

 

Human diseases: rheumatoid arthritis (RA), multiple sclerosis (MS)


There are a number of diseases, called "autoimmune", in which specific tissues are attacked by an immune mediated destructive and chronic inflammation without any evidence for infection or allergy. There are several of our most important diseases in this group such as rheumatoid arthritis (RA), multiple sclerosis (MS), type I diabetes, Sjögren syndrome (SS) and systemic lupus erythematosus (SLE). In spite of enormous research efforts resulting in a large number of publications we know in fact very little about the cause of the diseases. We do not know if they are autoimmune, we do not know which genes predispose for disease or which environmental factors that triggers them and more importantly, there are no current effective treatments that can reverse the disease course. We strongly believe that we need to take one step back to take two steps forward. We need to understand the pathogenic events that lead to the chronic development of tissue destruction in these diseases. And this is best done using animal models in which such basic questions can be addressed. 


Characteristics of "autoimmune" inflammatory conditions such as RA and MS
:

> They are syndromes caused by many different pathways;
> They are inflammatory states affecting primarily specific tissues with limited exposure to the immune system;
> They are chronic;

> They are dependent on a clear genetic influence (10-50% concordance in MZ studies), and the genetic influence is to a significant degree associated with genes in the major histocompatibility complex (MHC).


Genetics of RA and MS


The disease manifestations in RA and MS are very complex and it is easy to document activity of most pathways, cytokines, receptors or cells that one might be interested. This does not however directly address the pathogenic disease mechanisms. There must be a number of crucial events, determine by genes and environmental factors that promote the development of an otherwise normal process into pathology. In fact, there are high expectations from scientists and the public that we should be able to identify such genes through the recent advancement of genome research and also expectations from politicians that we could understand the diseases through epidemiological scans of environmental factors. The problem is that these diseases are quite complex, not only in their pathogenesis, but also in their genetic control and the influence by environmental factors.


Obstacles in defining genes causing a complex disease such as RA and MS
:

   * Phenotypic heterogeneity. There are many different clinical variants of the disease that needs to be distinguished;
   * Genetic heterogeneity. The same disease could be caused by different sets of genes in different individuals;
   * Polygenicity – controlled by many genes. Many of these penetrate only upon interaction;
   * Complexity – influence by environmental and stochastic factors.

However, we think there is a way out. This is to combine genetics with animal models in which specific pathogenic pathways can be studied. Not only genetics has been better but also animal models. It is today possible to more precisely study specific pathways leading to autoimmune disease in animal models. These pathways are evolutionary conserved and the fact that diseases develop, or can be induced, in animals leads to disease that mimic the human counterpart shows that such pathways can result in similar type of disease. Animals offer new possibilities since they are inbred, they can be bred systematically with short generation times and they can be manipulated genetically and also with induction of disease.


Animal models


In the laboratory we are trying to improve the animal models for different autoimmune disease. This will lead to more efficient progress in research to understand the human disease and will thereby also reduce the animal suffering. We have made significant contribution to this and introduced more appropriate models and ways to induce them for both RA and MS.
It is also important to have many different models for these disease since both RA and MS is most liklely consisting of many different disease; each of which may be represented by different animal models.


Animal models for inflammatory diseases in the MIR laboratory
:


Disease
Model
   
Rheumatoid arthritis – Collagen induced arthritis (CIA) in mice and rats;
– Pristane induced arthritis (PIA) in rats;
– Cartilage oligomeric matrix protein induced arthritis (COMPIA);
– Autologous type XI collagen induced arthritis (CXIIA);
– Anti-CII antibody induced arthritis (CAIA).

   
Multiple sclerosis – Chronic relapsing experimental allergic encephalomyelitis (EAE) in mice and rats.
   
Spondyloarthropathis – Stress induced enthesiopathy (SIA).
   
Sjögren´s syndrome – Spontaneously occuring in selected mouse strains.
   
Relapsing polychondritis – Matriline-1 induced relapsing polychondritis (MIRP).
   
Systemic lupus erythematosus – Spontaneously occuring in selected mouse strains.
   
Type I diabetes – Spontaneously occuring in selected mouse strains.


 Our main goals are:

1) To identify the most important genes that control relevant animal models for rheumatoid arthritis and multiple sclerosis. In particular we aim to understand the genes determining the pathogenic events transforming the disease into chronicity.

2) To understand the role of MHC class II genes in explaining the immune specificity of autoimmune disease.

3) To use the animal models not only for understanding the basic mechanism of autoimmune disease but also as models for developing new diagnostic, preventive and therapeutic strategies for autoimmune diseases such as rheumatoid arthritis and multiple sclerosis.

Genetic studies in animal models


We search for genes controlling disease and specific disease pathways by analysing gene segregating crosses between resistant and susceptible strains. By genotyping the offsprings we try to identify the most important gene regions associated with disease. Subsequently, we can isolate these gene regions in so called congenic strains. The congenic strains can be used to understand the biological role of the genes and also identify the responsible gene or genes in these regions.
We have so far identified genetically inbred strains that differ in susceptibility to many of the animal models for RA and mS and other disease and have identified the genetic regions that harbour the polymorphic genes of interest. We believe that these genes will be of critical importance to understand the critical pathogenic events in the disease. It should however be emphasised that it has not yet been possible to identify such a gene in any autoimmune complex disorder, possibly except MHC class II as discussed below. The animal models do, however, provide excellent possibilities for such studies and it is a question of time when these genes will bed unravelled. It will however be quite complicated to understand how they interact and their exact role in the pathogenesis. Many projects in our laboratory aim to identify these genes and understand how they work, For these studies we use a series of congenic strains in both mice and rats controlling different pathways leading to disease. We are trying to isolate genes by positional cloning and comparative mapping technology and the diferent pathways studied with identification of differentially expressed genes using microarray technology.

 

The major histocompatibility complex region: the role of T and B cells


Most autoimmune diseases are associated with the MHC region, in RA and MS with the class II region of MHC. However, it has not been possible to identify the responsible genes and its not clear how thye affect the disease process. Very challenging data has been accumulated in RA in which it has been shown that most DR alleles that are associated with disease share a particular sequence in the peptide binding region of the class II molecule. This is a strong argument for a role of the class II gene and for a role of immune specificity in the disease.

Also in most animal models for RA it has been possible to identify the MHC region to be important. In one of these models, in collagen induced arthritis in the mouse, we were able to produce conclusive evidence of the MHC class II Abq gene to be important. We also know considerable details on recognition structures but do still not know exactly how it is operating for disease development. We have also shown that this gene product is strikingly similar to the DR molecule postulated to play a role in RA and shown that the expression of the human DR4 gene in the mouse in fact also predispose for the same type of collagen induced arthritis. We have obtained similar findings using models for MS. Thus, it is possible to identify genes in the animal model and it is possible to humanise the mice and it will most likely be possible in the future to understand its function. Of particular relevance will be to understand its function together with other genes of importance for the disease.

The MHC class II molecules are cell membrane peptide receptors – the peptides are the antigen recognized by T cells. This interaction is a critical step in antigen-specific T cell activation and is possibly a critical step also in the development of autoimmune diseases. We have identified the peptides bound to the Aq molecule, the CII256-270 peptide derived from the type II collagen molecule and we know that the major recognition structure is a carbohydrate bound to lysine at position 264. T cell recognition of this structure is bottleneck for development of CIA. We also know that T cells normally recognize this structure in vivo. After interaction they can be deleted, or tolerized, thus normally preventing development of arthritis. However, when the mice are immunized with CII these T cells seem to be possible to activate to a state when they can start a process leading to arthritis. Many projects in the lab aim understand how this occurs and in these projects we use mice that are transgenic or mutated in T cell receptors, type II collagen and MHC.


One important step towards arthritis is the activation of B cells. B cells can be activated to produce antibodies to CII but requires help from CII reactive T cells. These B cells produce antibodies that can directly cause arthritis through binding to the cartilage surface and initiating complement and Fc-receptor dependent inflammatory cascades. There are projects in the laboratory aiming to understand which structures are recognized by these arthritogenic antibodies, how B-cells are regulated, if B cell can present CII to T ell through their own class II molecules and how the antibody attack on cartilage is mediated and controlled. For these studies we are using mice genetically mutated in the specific epitopes on CII and mice with various defects in B cells and MHC molecules. Similar projects on MHC, the role of T and B cells and their activation are also ongoing in models for MS.

Anders Jahre prize


Anders Jahres medisinske priser

Professor Rikard Holmdahl was announced as the recipient of this year’s Anders Jahre Award, given by the University of Oslo on 31 August 2015. Also called the "Little Nobel", the award is highly regarded in the field of medicine. It is awarded by an international expert panel for exceptionally high-quality research that has led to new discoveries. The prize is worth one million Norwegian krone, about 125,000 euro, and Holmdahl shares it with Professor Ludvig Sollid from Norway who also conducts research on autoimmune diseases.

                  Rikard Holmdahl

For more information see the links below:

                     

 

                      

Nan 2

Specific Aims of Research: Kutty Selva Nandakumar

  1. To understand the pathogenic mechanisms and genes involved at the effector phase of arthritis using IgG antibodies
  2. To study specific cleavage of IgG as new avenue for treating inflammation
  3. To characterize biocompatible and biodegradable thermo-responsive polymers as new adjuvants
  4. To develop vaccine for arthritis by targeting complement factor 5
  5. To explore pathogenic and protective autoantibody interactions with chondrocytes
  6. To investigate how estrogen affects antibody synthesis, glycosylation and effector functions in arthritis

Cartilage

Main Supervisor for Ph.D. student

  1. Gonzalo Fernandez (2014 -) – How estrogen affects antibody synthesis, glycosylation and effector functions in arthritis?

Co-supervisor for Ph.D. students

  1. Gustaf Wigerblad (2011-) – Mechanisms of arthritis induced pain
  2. Erik Lönnblom (2012-) – Environmental factors in arthritis
  3. Alex Bersellini Farinotti (2014 -) – Electrophysiology of pain
  4. Clara Marquina (2014 -) – Positional identification of inflammatory  genes

Mentor for Ph.D. student

  1. Sakthi Vignesh (2014- ) – Department of Women’s and Children’s Health, Karolinska University Hospital

Main Supervisor for Research Student

  1. Daniëlle Vaartjes (Dec 2012 – Mar 2015)

COMPLETED

Postdoctoral fellow

  1. Akilesh Kumar Shakya (June 2012- May 2013) – Characterization of thermoresponsive polymers as adjuvants in arthritis. Present position: Assistant Professor, Texas Tech University, USA.

Ph.D. students

Main Supervision:

  1. Dorota Klaczkowska, 120523, "Finding genes controlling arthritis in mice – Fc gamma receptors and complement C5", Medical Faculty, MBB, Karolinska Institute, opponent Associate Professor Sjef Verbeek, Leiden University, The Netherlands. Present Position: Postdoc, Department of Clinical Science and Education, Sodersjukhuset, Stockholm
  2. Ia Khmaladze: 141208, "Understanding Inflammatory Mechanisms in Rheumatic Diseases",  Karolinska Institutet, opponent Ann Rothstein, University of Massachusetts Medical School, USA. Present Position: Postdoc, Molecular Dermatology, Department of Medicine, Karolinska Hospital, Stockholm.

Co-Supervision:

  1. Ingrid Lindh, 130412, "Autoantibody Recognition of Collagen Type II in Arthritis", Medical Faculty, MBB, Karolinska Institute.

Publications List

http://jk.revolvermaps.com/r.jsrm_f1st(‘0′,’220′,’true’,’false’,’000000′,’a36yw1w6u1w’,’true’,’ff0000′);<applet codebase="http://rk.revolvermaps.com/j" code="core.RE" width="220" height="220" archive="g.jar"><param name="cabbase" value="g.cab" /><param name="r" value="true" /><param name="n" value="false" /><param name="i" value="a36yw1w6u1w" /><param name="m&
amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;quot; value="0" /><param name="s" value="220" /><param name="c" value="ff0000" /><param name="v" value="true" /><param name="b" value="000000" /><param name="rfc" value="true" /></applet>

Forskning

  • Upptäckt av gener och utveckling av nya läkemedel för behandling av reumatoid artrit

Rikard Holmdahl

Kronisk inflammation förefaller vara en bidragande orsak till ett flertal stora folksjukdomar som reumatoid artrit, multiple skleros, ateroskleros m.fl. . Dessa sjukdomar är inte bara vanliga utan också komplexa, de orsakas av ett flertal olika gener och miljöfaktorer. Vi har ännu inte utvecklat någon förebyggande eller läkande behandling för dessa. Det finns idag stora förhoppningar att den exakta kunskapen om den mänskliga gensekvensen ska kunna bidra till att vi förstår varför vissa men inte andra får dessa sjukdomar. Vi använder en genväg för att nå detta mål genom att studera försöksdjursmodeller som uppvisar liknande sjukdomar som hos människa. Dessa har fördelen av att det skulle kunna vara möjligt att identifiera gener för komplexa sjukdomar. Vi har nu även kompletterat detta med en ny typ av genetiskt instrument som kallas för ”heterogeneous stocks”. Detta är speciella stammar av möss som skapats genom att 8 inavlade stammar har interkorsats under lång tid. Det liknar därmed en human population som också utvecklats från en liten ”founderpopulation”. Fördelen med HS hos möss är att det erbjuder en betydligt högre statistisk styrka och är genetiskt och miljömässigt kontrollerbar. Dessutom kan vi då även direkt studera hur generna fungerar och identifiera de viktigaste sjukdomsvägarna. Därmed kan vi också använda dessa försöksdjursmodeller för att undersöka helt nya principer och nya läkemedel för att förhindra och bota sjukdom.

  • The role of posttranslational modifications on T cell tolerance and autoimmunity in rheumatoid arthritis and humanized animal models of rheumatoid arthritis

Immunsystemet normala uppgift är att skydda oss från invaderande kroppsfrämmande och farliga ämnen såsom bakterier, virus och parasiter. När så inte är fallet bör dock immunsystemet vara inaktivt och det är av yttersta vikt att det inte börjar angripa kroppens egen vävnad utan orsak, då detta kan leda till stor skada och till och med döden i vissa fall. Immunsystemet måste därför lära sig att skilja mellan kroppens egen vävnad och sjukdomsframkallande ämnen och detta görs genom att immunsystemets celler lär sig att ”tolerera” kroppsegna äggviteämnen. Om immunsystemet misslyckas att förbli tolerant mot den egna kroppen kan detta leda till att man drabbas av en sk autoimmun sjukdom där immunsystemet börjar angripa den egna vävnaden. Exempel på sådana sjukdomar är multipel skleros, reumatoid artrit och diabetes. Även om förekomsten av en enskild autoimmun sjukdom är liten, så räknar man med att 3-5% av människorna i västvärlden är drabbad av någon form av autoimmun sjukdom. Kollagen typ II (förkortat CII) är ett äggviteämne som finns i människor och djurs ledbrosk och där fungerar det som en stötdämpare och glidmedel mellan två skelettdelar.  Reumatoid artrit (förkortat RA)är en vanligt förekommande reumatisk sjukdom där en kronisk inflammation i lederna gör så att brosk och ben förstörs, med minskad rörlighet och betydande smärta som följd. Man vet inte vad som orsakar RA men man kan misstänka att immunsystemet uppfattar någonting som finns i lederna som kroppsfrämmande och farligt och att det då blir aktiverat och lederna förstörs. Genom att injicera möss med CII kan man framkalla en sjukdom i djuren som kallas Collagen-Inducerad Artrit (CIA) och som uppvisar många likheter med RA. Genom den här modellen kan man studera vilka mekanismer immunsystemet använder för att bli aktiverat samt hur detta leder till att lederna förstörs. Faktum är att det var genom CIA modellen som man lyckades identifiera TNF-alfa som ett mycket viktigt äggviteämne i sjukdomsförloppet. Genom samma modell kunde man också visa att om man eliminerade TNF-alfa så kunde stoppa en redan pågående ledinflammation. Denna viktiga upptäckt var faktiskt startpunkten för den fantastiska utvecklingen av nya och mer effektiva mediciner som idag finns för att behandla ett flertal olika autommuna sjukdomar, däribland RA. Det är dock viktigt att påpeka att eliminering av TNF-alfa inte är effektiv som behandling i alla RA patienter och att behandlingen även kan ha allvarliga biverkningar. I det här projektet ska vi använda CIA som en modell för att studera hur immunsystemet interagerar med kroppens egen broskvävnad för att lära sig att tolerera denna. På så vis är förhoppningen att få en ökad förståelse för vad som händer när toleransen slutar att fungera och den autoimmuna sjukdomen utbryter. Vi ska särskilt studera hur plötsliga eller gradvisa förändringar i strukturen på CII-molekylen kan komma att påverka hur immunsystemet uppfattar CII. En sådan förändring kan tex utgöras av att sockermolekyler binds fast på CII och vi har tidigare visat att vissa av immunsystemets celler gör skillnad på sockrat- och osockrat CII samt att celler som känner igen den sockrade varianten verkar ha svårare att bli toleranta mot kroppens eget CII. I det här projektet ska vi ta fram nya djurmodeller där det är möjligt att kontrollera om och när sockermolekylerna sätts fast på CII. Härigenom får man då möjlighet att i detalj kunna studera hur immunsystemet reagerar på dessa förändringar. Vi ska även utveckla en ny modell där möss uttrycker en mänsklig molekyl, sk transplantations-antigen, som man vet är förknippat med en förhöjd risk att utveckla RA och som även kan binda till den del av CII molekylen där socker kan fästas. Till sist ska vi också undersöka hur immunceller från RA patienter reagerar mot sockrat- och osockrat CII för att avgöra hur relevanta våra observationer i djurmodellerna är för patienternas situation. Mycket talar för att RA inte är en enskild sjukdom utan mer ett syndrom som innefattar ett antal olika specifika sjukdomar med liknande symptom (kronisk inflammation i lederna). Det är inte projektets syfte att utmåla CII och socker som orsak till man drabbas av RA, men i detta projekt har vi en möjlighet att undersöka i vilken utsträckning immunreaktivitet mot CII f kan vara involverat i syndromet samt vilken roll små strukturella förändringar av CII molekylen kan spela i detta.

  • IgG  medierad autoimmunitet: Fc Glykosylering, Citrullin igenkänning, Initiering och genidentifikation i Artrit

 Kutty Selva Nandakumar

Autoimmuna sjukdomar uppstår när kroppsvävnad felaktigt attackeras av sitt eget immunsystem. Reumatoid artrit (RA) är en autoimmun sjukdom som angriper lederna och leder till kronisk inflammation. Smärta, svullnad, stelhet och förstörelse av lederna är vanligt och kan leda till minskad rörlighet hos RA patienter. RA drabbar 0,5-1% av världens befolkning. Kvinnor drabbas oftare än män. Vad som orsakar sjukdomen och hur den utvecklas är oklart. Tidigare lyckade behandlingar av RA som har gjorts genom att med antikroppar ta bort B cellerna ger hopp åt lidande patienter. Tack vare framsteg i behandlingen av RA med bortplockande av B-celler har nytt intresse väckts för vilken roll som B-cellerna och antikropparna som de utsöndrar har i utvecklingen av sjukdomen. IgG antikroppar bidrar inte bara till inflammationen associerat med immunkomplex utan kan också ha en direkt nedbrytande effekt på brosket. Syftet med detta projekt är att förbättra vår förståelse för B-cellernas och antikropparnas roll i att framkalla RA vilket kommer att ha betydande inverkan på förmågan att utveckla nya behandlingar för RA och andra autoimmuna sjukdomar orsakade av IgG (t.ex: lupus nephritis, myasthenia gravis). Nyligen utnyttjade vi bakterieenzymet från S. pyogenes, EndoS för att specifikt klyva kolhydrater som finns på Fc delen av den artrit framkallande IgG molekylen och detta ger ett betydande skydd mot artrit. I detta projekt vill vi specifikt klyva Fc kolhydraterna direkt i mössen genom att injicera EndoS och undersöka vilken effekt det har för att förebygga artrit. RA patienter har också höga nivåer av citrullinantikroppar som används i diagnossyfte. Om dessa citrullinspecifika antikroppar har sjukdoms framkallande effekt är inte bevisat och inte heller vet vi hur dessa antikropps producerande B celler väljs ut. I detta projekt vill vi skapa och studera en ny transgen mus som bara producerar anti-citrulline antikroppar för att besvara dessa frågor. Dessutom är djurmodeller nödvändiga för att undersöka hur artrit utvecklas och vilka faktorer som orsakar sjukdomen? Men, djurmodeller som används idag för artrit studier använder ett själv-antigen (t.ex kollagen typ II) blandat med en substans kallad adjuvans för att framkalla sjukdomen. Dessa adjuvanser som används vid injektion stör alltid immunsvaret så att vi inte vet vilket det faktiska immunsvaret mot självantigenet är? I detta projekt vill vi utveckla en ny adjuvans genom att använda smarta, overksamma och väldefinierade kemiska polymerer för att förstå immunsvarets karaktär mot själv-antigen utan att involvera klassiska adjuvanser. Viktigast av allt, för att förstå sjukdomens utvecklande måste vi identifiera de gener som gynnar sjukdomen. I denna riktning kommer vi att identifiera minst en gen som gynnar antikroppsfrämjande artrit under projektperiod. Alltså kommer denna studie att ge resultat som hjälper till att bättre förstå RA sjukdom. Detta föreslagna projekt kommer också att leda till humana studier i denna riktning och eventuellt hjälpa till att utveckla nya effektiva behandlingar för RA patienter och patienter med andra autoimmuna sjukdomar inducerade av IgG antikroppar.

  • Funktionen av regulatoriska T-celler i djurmodeller av ledgångsreumatism

Kajsa Wing

Detta projekt syftar till att fördjupa våra kunskaper om  ledgångsreumatism som är en livslång sjukdom som drabbar ca 1% av befolkningen. Sjukdomen kännetecknas av kronisk inflammation i lederna som obehandlad är både smärtsam och handikappande. Trots att det idag finns mediciner som lindrar besvären hos många  (men inte alla) vet ingen ännu exakt hur sjukdomen uppstår och den kan inte botas. Ledgångsreumatism är en så kallad autoimmun sjukdom vilket betyder att att immunförsvaret, som består av ett sofistikerat nätverk av vita blodkroppar som skall skydda oss från angrepp av bakterier och virus, plötsligt börjar angripa den egna kroppen. Immunförsvaret är mycket kraftfullt och om det riktas mot fel mål kan det orsaka stora och till och med livshotande skador. För att förhindra detta finns det inbyggda skyddsmekanismer som faktiskt skyddar kroppen från det egna immunförsvaret. En av dessa skyddsmekanismer består av en särskild sorts vita blodkroppar som kallas för regulatorisk T-celler eftersom de kan stänga av andra sorters aktiverade T-celler, alltså reglera dem.  Resultatet blir att immunförsvaret dämpas till en nivå där bakterier och virus kan bekämpas effektivt samtidigt som kroppen inte kommer till skada. Om denna balans störs kan man drabbas av en autoimmun sjukdom som ledgångsreumatism är ett exempel på. Hos människor som drabbas av ledgångsreumatism sker en störning av immunförsvaret många år innan några symptom dyker upp. Så för att kunna ta reda på hur sjukdomen startar måste vi ta hjälp av musmodeller av ledgångsreumatism. I möss kan man kan undersöka vad som händer med immunförsvaret från det att sjukdomen utvecklas tills att den blir kronisk. För att kunna studera de T-celler som är inblandade i sjukdomen används en musmodell där en del av musens T-celler inklusive de regulatoriska T-cellerna känner igen proteinet kollagen typ II som det finns mycket av  i leden. Dessa celler kan följas i kroppen med hjälp av en antikropp som specifikt känner igen de T celler som reagerar på kollagen typ II. Genom att märka cellerna med antikoppen kan man veta exakt var i kroppen de celler som har att göra med ledgångsreumatisms befinner sig och hur de beter sig. Det här projektet syftar främst till att ta reda på hur de regulatoriska T cellerna förhindrar ledgångsreumatism och i en del av projektet kommer de led-specifika regulatoriska T-cellerna följas i möss som är mer benägna att få artrit eftersom de har en försämrad förmåga att producera syreradikaler. Det finns tecken på att den ökade benägenheten har att göra med hur bra de regulatoriska T-cellerna aktiveras och delar sig men det behövs ytterligare bevis. Regulatoriska T-celler kan förhindra autoimmuna sjukdomar på flera olika sätt men tidigare resultat visar att om ett protein som kallas CTLA-4 saknas på regulatoriska T-cellerna så angrips både hjärtat och magsäcken av immunförsvaret för att de regulatoriska T-cellerna inte kan stoppa det. Genom att vi kan följa ledspecifika regulatoriska celler kan vi undersöka betydelsen av CTLA-4 vid artrit. Detta är av stor betydelse vid ledgångsreumatism eftersom man redan utnyttjar CTLA-4 molekylen som medicin. Större kunskap om hur regulatoriska T celler använder CTLA-4 kan förbättra det sätt som man idag utnyttjar molekylen medicinskt. Regulatoriska T-celler är absolut nödvändiga för att förhindra uppkomst av autoimmuna sjukdomar och genom att manipulera antalet eller funktionen av regulatoriska T-celler skulle man på ett unikt sätt kunna återställa balansen i immunförsvaret och bota den kroniska inflammationen i lederna. Men för att göra detta på ett effektivt sätt behöver vi veta mycket mer om regulatoriska T-cellers betydelse och funktion vid ledgångsreumatism. Slutmålet är fördjupad kunskap om regulatoriska T-celler som skall leda till nya typer av terapier som medför att patienter med ledgångsreumatism kan få en bättre livskvalitet och i framtiden kanske botas helt. 

  • Kartläggning av patologiska förändringar i DNA methylerings profilen karaktäristiska för artritogena T-celler hos råtta. -För att identifiera nya regulatoriska mekanismer i uppkomsten av reumatoid artrit.

 Liselotte Bäckdahl

Ett typiskt kännetecken för ledgångsreumatism är infiltration av T-celler i leden. I en djurmodell for ledgångsreumatism, kan man framkalla sjukdom hos friska råttor genom att endast injicera dem med T-celler från en sjuk råtta. Hur dessa sjukdomsframkallande T-celler bildas är inte känt. T-celler är en del av immunförsvaret med en förmåga att känna igen ”icke-egna” -främmande cellstrukturer på t.ex. bakterier, och som snabbt kan sätta igång en kaskad av reaktioner så dessa kan elimineras. Denna förmåga att skapa ett riktat försvar är beroende av ett kraftigt reglerat genuttrycks-system för att för hindra fel som någon annanstans i kaskaden kan bli katastrofala och för att regleringen ska vara beständig. Detta reglerande minnes system består av modifikationer av den tredimensionella strukturen av DNA samt modifikationer på DNA molekylen, kallad epigenetisk reglering, eftersom den är utanpå själva DNA sekvensen. Min forskning ämnar studera sådana modifikationer på DNA (metylering av cytosine) och hur de påverkar utvecklingen av artrit-framkallande T-celler. Målet med den föreslagna studien är att etablera nivån av epigenetisk påverkan på utvecklingen av artrit hos råtta och att kartlägga patologiska förändringar i DNA methylerings profilen karaktäristiska för artritogena T-celler. Detta ämnas genomföras i två delar: 1.    Att studera sjukdomsutveckling efter nedreglerad DNA metylering med hjälp av behandling med en DNA metylerings hämmare, samt karakterisera förändringar i immune svar. 2.    Att skapa en ’T-cell genom-wide’ DNA metylerings profil karakteristisk for reumatism-framkallande T-celler. Denna profil kommer att ligga till grund för vidare studier av de ’artrit’-reglerande regionerna. Vi kommer specifikt att karakterisera den funktionella effekten av regionen i ett reporter gen system, vilket möjliggör närmre studier av de regulatoriska element som kan styra dess reglerande effekt. Denna strategi förväntas kunna ge svar på frågor som inte bara har anknytning till epigenetisk reglering av inflammation utan kan överföras på andra patologiska förlopp, samt ge en vidare förståelse för hur genomet är reglerat i T-celler i stort.

  • Målet med detta projekt är att identifiera genetiska faktorer som orsakar reumatism samt att klarlägga sjukdomsmekanismerna som regleras av dessa

 Lina Olsson

Reumatism är en kronisk och autoimmun ledsjukdom med ett inflammatoriskt sjukdomsförlopp som orsakas av både miljö- och genetiska faktorer. För att få bättre kunskap om sjukdomsförloppet är det viktigt att identifiera de gener som orsakar reumatism eller påverkar sjukdomsförloppet. Det genetiska bidraget till reumatism tror utgöras av ett stort antal genvarianter som i olika kombinationer ökar risken för att utveckla reumatism eller förvärra redan pågående sjukdom. Eftersom varje enskild genvariant endast ger upphov till en liten del av det totala genetiska bidraget till reumatism krävs studier i ett stort antal patienter och kontroller för att kunna upptäcka enskilda sjukdomsassocierade genvarianter. En extra svårighet med en sjukdom som reumatism är att den har en komplex sjukdomsbild, dvs. patienterna kan ha olika symtom och sjukdomsutveckling. Eftersom detta innebär att olika reumatiker kan olika uppsättning av sjukdomsorsakande genvarianter krävs studier i väldigt stora och väl karakteriserade patientgrupper för att kunna identifiera nya sjukdomsgener. Ett alternativt sätt att identifiera nya sjukdomsorsakande gener och sjukdomsmekanismer, samt att studera de cellbiologiska effekterna av dessa, är att använda djurmodeller. Fördelarna med djurmodeller är många; den genetiska komplexiteten minskar eftersom inavlade djurstammar studeras, sjukdomsmodellen induceras vilket gör det möjligt att direkt studera de tidiga skeendena av sjukdomen, sjukdomsmodellen representerar endast en del av den humana sjukdomen vilket möjliggör detaljerade studier av specifika sjukdomsvägar. Det går även att genetisk manipulera djuren så att de uttrycker de genvarianter som identifierats som viktiga hos reumatiker med syfte att studera biologiska mekanismer. De senaste åren har vi identifierat flera intressanta kandidatgener i olika djurmodeller. Målet med det här projektet är att undersöka om dessa gener har betydelse för utvecklandet av reumatism. Genom att göra genetiska associationsstudier, där frekvensen av olika genvarianter jämförs mellan en kontrollgrupp och en patientgrupp kan sjukdomsassocierade genvarianter, som har en högre frekvens i patientgruppen, identifieras. En intressant gen som vi studerar i det här projektet heter Ncf1 och identifierades som viktig för utvecklandet av reumatism i en modell i råtta. Ncf1 är en del av ett komplex som producerar syreradikaler i flera olika celler i immunförsvaret. Vi har tidigare kunnat visa att Ncf1 och syreradikaler är viktiga för regleringen av immunförsvaret och för bibehållandet av immunologisk tolerans mot kroppsegna strukturer. Till skillnad från i råtta och mus är Ncf1-regionen komplex i det mänskliga genomet och har flera funktionella och icke-funktionella Ncf1 gener. Nyligen kunde vi visa att antalet kopior av funktionellt Ncf1 varierar och i en svensk population har cirka 10 % en extra kopia av Ncf1. När vi jämförde frekvensen av den extra kopian mellan reumatiker och en kontrollgrupp fann vi att patientgruppen har en lägre frekvens av den extra kopian, vilket skulle kunna tyda på att det är skyddande mot reumatism att ha mer än en funktionell Ncf1 gen. I en tidigare studie har vi identifierat en associerad genvariant i genen Ncf4 som också är en del av samma komplex. Som en del av det här projektet ska vi nu undersöka de funktionella konsekvenserna av de genetiska varianterna i Ncf1 och Ncf4.

Kajsa Wing

Kajsa Wing

Research in the Wing group:

T cell tolerance in autoimmunity and arthritis

 

The immune system is designed to protect the individual from pathogens while maintaining tolerance to self. Tolerance can be divided in central and peripheral tolerance. Central tolerance takes place in the thymus were T cells are selected and/or deleted in order to generate a non-auto reactive yet functional T cell repertoire. This system, however, is not perfect and all of us have self-reactive T cell in the circulation. To maintain peripheral tolerance Foxp3+ regulatory T cells (Tregs) have evolved and these cells that develop either in the thymus or in relation to peripheral immune responses, are absolutely critical for keeping the individual healthy. A better understanding of these concepts is critical for future development of treatment and prevention of arthritis and autoimmunity. 

Tregs

 

Foxp3+Tregs can suppress immune responses by inhibiting other T cells directly or indirectly via antigen presenting cells (APC). Since Tregs are unable to produce IL-2 they are dependant on what other cells produce. This creates a finely tuned balance between Treg, effector T cells (Teff) and APC that we have only begun to understand. Adapted from Wing et al. Trends Immunol 2011.

Foxp3+ Regulatory T cells

One objective in our group is to investigate the importance and function of Tregs in animal models of arthritis by using T cell receptor transgenic mice that recognize the prototypic self-antigen collagen type II. Previous experience has led us to believe that it is absolutely crucial to investigate Treg-mediated tolerance in an antigen-specific fashion. Another important part of the Treg-project is to investigate the specific role of different proteins expressed by Tregs, for autoimmunity in general and arthritis in particular. Some such as Cytotoxic T lymphocyte antigen-4 (CTLA-4) we have found to be important mediators of Treg suppression while others such as CD28 may have a role in homeostasis.

 

Spontaneous arthritis in SKG mice

Another objective is to develop a model of arthritis that occurs spontaneously as a complement to the collagen induced arthritis model. The basis for this project is the SKG mouse that develops arthritis in response to b-glucans or mannan from Saccharomyces cerevisiea. SKG mice have a mutation in the ZAP70 T cell receptor signaling protein that reduce the signal strength and leads to a more self-reactive T cell repertoire. By crossing the SKG mutation with other arthritis promoting genetic polymorphisms we are investigating the enhanced development of spontaneous arthritis. The model can be used both for testing of various disease pathways as well as to further investigate the antigen specificity and disease mechanism of SKG mice.


 

Funktionen av regulatoriska T-celler i djurmodeller av ledgångsreumatism


Detta projekt syftar till att fördjupa våra kunskaper om  ledgångsreumatism som är en livslång sjukdom som drabbar ca 1% av befolkningen. Sjukdomen kännetecknas av kronisk inflammation i lederna som obehandlad är både smärtsam och handikappande. Trots att det idag finns mediciner som lindrar besvären hos många  (men inte alla) vet ingen ännu exakt hur sjukdomen uppstår och den kan inte botas. Ledgångsreumatism är en så kallad autoimmun sjukdom vilket betyder att att immunförsvaret, som består av ett sofistikerat nätverk av vita blodkroppar som skall skydda oss från angrepp av bakterier och virus, plötsligt börjar angripa den egna kroppen. Immunförsvaret är mycket kraftfullt och om det riktas mot fel mål kan det orsaka stora och till och med livshotande skador. För att förhindra detta finns det inbyggda skyddsmekanismer som faktiskt skyddar kroppen från det egna immunförsvaret. En av dessa skyddsmekanismer består av en särskild sorts vita blodkroppar som kallas för regulatorisk T-celler eftersom de kan stänga av andra sorters aktiverade T-celler, alltså reglera dem.  Resultatet blir att immunförsvaret dämpas till en nivå där bakterier och virus kan bekämpas effektivt samtidigt som kroppen inte kommer till skada. Om denna balans störs kan man drabbas av en autoimmun sjukdom som ledgångsreumatism är ett exempel på.
Hos människor som drabbas av ledgångsreumatism sker en störning av immunförsvaret många år innan några symptom dyker upp. Så för att kunna ta reda på hur sjukdomen startar måste vi ta hjälp av musmodeller av ledgångsreumatism. I möss kan man kan undersöka vad som händer med immunförsvaret från det att sjukdomen utvecklas tills att den blir kronisk. För att kunna studera de T-celler som är inblandade i sjukdomen används en musmodell där en del av musens T-celler inklusive de regulatoriska T-cellerna känner igen proteinet kollagen typ II som det finns mycket av  i leden. Dessa celler kan följas i kroppen med hjälp av en antikropp som specifikt känner igen de T celler som reagerar på kollagen typ II. Genom att märka cellerna med antikoppen kan man veta exakt var i kroppen de celler som har att göra med ledgångsreumatisms befinner sig och hur de beter sig. 
Det här projektet syftar främst till att ta reda på hur de regulatoriska T cellerna förhindrar ledgångsreumatism och i en del av projektet kommer de led-specifika regulatoriska T-cellerna följas i möss som är mer benägna att få artrit eftersom de har en försämrad förmåga att producera syreradikaler. Det finns tecken på att den ökade benägenheten har att göra med hur bra de regulatoriska T-cellerna aktiveras och delar sig men det behövs ytterligare bevis.
Regulatoriska T-celler kan förhindra autoimmuna sjukdomar på flera olika sätt men tidigare resultat visar att om ett protein som kallas CTLA-4 saknas på regulatoriska T-cellerna så angrips både hjärtat och magsäcken av immunförsvaret för att de regulatoriska T-cellerna inte kan stoppa det. Genom att vi kan följa ledspecifika regulatoriska celler kan vi undersöka betydelsen av CTLA-4 vid artrit. Detta är av stor betydelse vid ledgångsreumatism eftersom man redan utnyttjar CTLA-4 molekylen som medicin. Större kunskap om hur regulatoriska T celler använder CTLA-4 kan förbättra det sätt som man idag utnyttjar molekylen medicinskt.
Regulatoriska T-celler är absolut nödvändiga för att förhindra uppkomst av autoimmuna sjukdomar och genom att manipulera antalet eller funktionen av regulatoriska T-celler skulle man på ett unikt sätt kunna återställa balansen i immunförsvaret och bota den kroniska inflammationen i lederna. Men för att göra detta på ett effektivt sätt behöver vi veta mycket mer om regulatoriska T-cellers betydelse och funktion vid ledgångsreumatism. Slutmålet är fördjupad kunskap om regulatoriska T-celler som skall leda till nya typer av terapier som medför att patienter med ledgångsreumatism kan få en bättre livskvalitet och i framtiden kanske botas helt. 

Kutty Selva Nandakumar

Kutty Selva Nandakumar

IgG  medierad autoimmunitet: Fc Glykosylering, Citrullin igenkänning, Initiering och genidentifikation i Artrit


Autoimmuna sjukdomar uppstår när kroppsvävnad felaktigt attackeras av sitt eget immunsystem. Reumatoid artrit (RA) är en autoimmun sjukdom som angriper lederna och leder till kronisk inflammation. Smärta, svullnad, stelhet och förstörelse av lederna är vanligt och kan leda till minskad rörlighet hos RA patienter. RA drabbar 0,5-1% av världens befolkning. Kvinnor drabbas oftare än män. Vad som orsakar sjukdomen och hur den utvecklas är oklart. Tidigare lyckade behandlingar av RA som har gjorts genom att med antikroppar ta bort B cellerna ger hopp åt lidande patienter. Tack vare framsteg i behandlingen av RA med bortplockande av B-celler har nytt intresse väckts för vilken roll som B-cellerna och antikropparna som de utsöndrar har i utvecklingen av sjukdomen. IgG antikroppar bidrar inte bara till inflammationen associerat med immunkomplex utan kan också ha en direkt nedbrytande effekt på brosket. Syftet med detta projekt är att förbättra vår förståelse för B-cellernas och antikropparnas roll i att framkalla RA vilket kommer att ha betydande inverkan på förmågan att utveckla nya behandlingar för RA och andra autoimmuna sjukdomar orsakade av IgG (t.ex: lupus nephritis, myasthenia gravis). Nyligen utnyttjade vi bakterieenzymet från S. pyogenes, EndoS för att specifikt klyva kolhydrater som finns på Fc delen av den artrit framkallande IgG molekylen och detta ger ett betydande skydd mot artrit. I detta projekt vill vi specifikt klyva Fc kolhydraterna direkt i mössen genom att injicera EndoS och undersöka vilken effekt det har för att förebygga artrit. RA patienter har också höga nivåer av citrullinantikroppar som används i diagnossyfte. Om dessa citrullinspecifika antikroppar har sjukdoms framkallande effekt är inte bevisat och inte heller vet vi hur dessa antikropps producerande B celler väljs ut. I detta projekt vill vi skapa och studera en ny transgen mus som bara producerar anti-citrulline antikroppar för att besvara dessa frågor. Dessutom är djurmodeller nödvändiga för att undersöka hur artrit utvecklas och vilka faktorer som orsakar sjukdomen? Men, djurmodeller som används idag för artrit studier använder ett själv-antigen (t.ex kollagen typ II) blandat med en substans kallad adjuvans för att framkalla sjukdomen. Dessa adjuvanser som används vid injektion stör alltid immunsvaret så att vi inte vet vilket det faktiska immunsvaret mot självantigenet är? I detta projekt vill vi utveckla en ny adjuvans genom att använda smarta, overksamma och väldefinierade kemiska polymerer för att förstå immunsvarets karaktär mot själv-antigen utan att involvera klassiska adjuvanser. Viktigast av allt, för att förstå sjukdomens utvecklande måste vi identifiera de gener som gynnar sjukdomen. I denna riktning kommer vi att identifiera minst en gen som gynnar antikroppsfrämjande artrit under projektperiod. Alltså kommer denna studie att ge resultat som hjälper till att bättre förstå RA sjukdom. Detta föreslagna projekt kommer också att leda till humana studier i denna riktning och eventuellt hjälpa till att utveckla nya effektiva behandlingar för RA patienter och patienter med andra autoimmuna sjukdomar inducerade av IgG antikroppar.

Rikard Holmdahl

Rikard Holmdahl

Research in the Holmdahl group:

To obtain basic biological knowledge explaining the development of chronic inflammatory disorders (CID), such as rheumatoid arthritis and multiple sclerosis, we use experimental animal models. The goal is to identify prognostic markers and to establish new therapies for these diseases. During the next period we have the following more specific goals:

1) To identify new pathways that control pathogenic inflammation using an experimental animal platform.

2) To translate the identification of selected genes associated with human CID to the animal model platform and the knowledge of new selected pathways in the animal models to human CID’s.

3) To understand the role of MHC class II genes in explaining the immune specificity of autoimmune disease and to develop a new type of vaccination strategy for treatment of rheumatoid arthritis

4) To understand the new Ncf1 controlled oxygen burst pathway associated with severe inflammation and to develop a new type of anti-inflammatory treatment based on oxidants.

CV

Awarded PhD Students

I. Awarded PhD Students (Rikard Holmdahl)


Main supervision:

  1. Mikael Andersson: 901214, "Self reactivity and tolerance in the immune system. Studies on T cells in murine type II collagen-induced arthritis", Medical Faculty, Uppsala University, opponent Antonio Coutinho, Paris.
  2. Tom J Goldschmidt: 910927, “T lymphocytes in autoimmune arthritis. Monoclonal antibody treatments in mouse and rat”, Medical Faculty, Uppsala University, opponent Anne Cooke, Cambridge.
  3. Liselotte Jansson, 940330; “Sex mediated influence in experimental models for rheumatoid arthritis and multiple sclerosis” Medical Faculty, Uppsala University, opponent Paul Wooley, Detroit.
  4. John A Mo, 941007; “B cell recognition of type II collagen in mouse cartilage” Medical Faculty, Uppsala University opponent Dan Holmberg, Umeå.
  5. Erik Michaëlsson, 960404, “T cell recognition of type II collagen – A cartilage glycoprotein of importance for autoimmune arthritis”, Medical Faculty, Lund University, opponent Polly Matzinger, New York.
  6. Vivianne Malmström, 970920, “Arthritis susceptibility and tolerance in collagen transgenic mice”, Medical Faculty, Lund University, opponent Erna Möller, Stockholm.
  7. Carina Vingsbo-Lundberg, 971108, “Chronic autoimmune arthritis in rats; pathogenesis and genetic factors”, Medical Faculty, Lund University, opponent Frank Emmrich, Leipzig.
  8. Ulrica Brunsberg, 980516, "The importance of major histocompatibility complex class II genes for the development of autoimmune inflammation", Medical Faculty, Lund University, opponent Ulf Gyllensten, Uppsala.
  9. Peter Kjellén, 991201, "The structural basis of MHC control in experimental autoimmunity", Medical Faculty, Lund University, opponent Sören Buus, Copenhagen.
  10. Alexandre Corthay, 000310, “T cells in autoimmunity, studies on murine type II collagen induced arthritis”, Medical faculty, Lund University, opponent George Kollias, Athens.
  11. Johan Jirholt, 001215, “A search for genes influencing autoimmunity. Focus on rheumatoid arthritis and multiple sclerosis”, Medical faculty, Lund University, opponent Holger Luthman, Stockholm.
  12. Mikael Vestberg, 010126, “MHC and transgenic mice. A study into function and polymorphism of class I and class II molecules”, Medical faculty, Lund University, opponent Jan Böhme, Stockholm.
  13. Ann-Sofie Hansson, 011019, “New models for relapsing polychondritis and rheumatoid arthritis, focus on the tissue specifc response”, Medical faculty, Lund University, opponent Norman Staines, London.
  14. Åsa Johansson, 011019, “T cells, cytokines, and genetic factors in autoimmunity. Studies of experimental models of arthritis and sialadenitis”, Medical faculty, Lund University, opponent Linda Wicker, Cambridge.
  15. Shemin Lu, 020212, “Genetic analyses and vaccination of rat models of arthritis”, Medical faculty, Lund University, opponent Raimund Kinne, Jena.
  16. Lars Svensson, 020213, “Role of B cells and cytokines in arthritis”, Medical faculty, Lund University, opponent Hans Carlsten, Göteborg.
  17. Johan Bäcklund, 020924, “Studies on T cells reactive with posttranslational modifcation in arthritis”, Medical faculty, Lund University, opponent Ludvig Sollid, Oslo.
  18. Patrik Wernhoff, 020924, “Genetic control of autoantibodies in experimental autoimmune disease”, Medical faculty, Lund University, opponent Claudia Berek, Berlin.
  19. Peter Olofsson, 030527, “Identification of arthritis regulating genes in rats”Medical faculty, Lund University, opponent Tim Aitman, London.
  20. Jens Holmberg, 041210, “Reduced ROS production triggers arthritis”Medical faculty, Lund University, opponent Cor Verweij, Amsterdam.
  21. Martina Johannesson, 050128, “Novel strategies to explore the complex genetics of autoimmune diseases”Medical faculty, Lund University, opponent Karl Broman, Baltimore, USA.
  22. Robert Bockermann, 050523 “The role of T cells and T cell receptor polymolrphism in controlling pathways leading to arthritis”Medical faculty, Lund University, opponent Juan Lafaille, New York, USA.
  23. Estelle Bajtner, 050917, “Role of collagen type II specific antibodies in arthritis”. Medical faculty, Lund University, opponent Marie Wahren, KI, Stockholm.
  24. Stefan Carlsen, 051015, “Cartilage proteins and their antigenic properties in arthritis”, Medical faculty, Lund University, opponent Richard Williams, London, UK.
  25. Kutty Selva Nandakumar, 060127, “Analysis of effector pathways in arthritis”, Medical faculty, Lund University, opponent Birgitta Heyman, Uppsala, Sweden
  26. Lina Olsson, 071130, “Genetic and genomic analysis of arthritis regulating regions in human and mouse.” Medical faculty, Lund University, opponent Janna Saarela, National Public Health Institute, Helsinki, Finland.
  27. Emma Ahlqvist, 071201, “Identification of arthritis susceptibility genes in mice and humans” Medical faculty, Lund University, opponent Jonathan Flint, Oxford University, Oxford, UK.
  28. Malin Hultqvist, 071214, “The role of reactive oxygen species in animal models of autoimmunity” Medical faculty, Lund University, opponent Philip Hawkins, The Babraham Institute, Cambridge, UK.
  29. Carola Rintisch, 090213, "From Disease to the Gene-identification of arthritis-regulating loci in rats" Medical faculty, Lund University, opponent Abdelhadi Saoudi, National Institute of Health and Medical Research, University Paul Sabatier, Hospital Purpan, Toulouse, France
  30. Therese Lindvall, 091127, "From Disease to Genes in Animal Models of Rheumatoid Arthritis and Multiple Sclerosis" Medical faculty, Lund University, opponent Krisitna Lejon, Immunology, Umeå University
  31. Angela Pizzolla, 111209, "The role of Macrophages in Regulating Inflammation by Oxidative Burst". Karolinska Institutet, opponent Kristoffer Hellstrand, Gothenburg University
  32. Michael Förster, 121027, "The Genetics of Experimental Arthritis in Rodents", Karolinska Institutet, opponent Göran Andersson, Swedish University of Agricultural Sciences, Uppsala
  33. Bruno Raposo, 121130, "Genetic Regulation of Autoantibodies in Arthritis: Lessons From Mouse Models". Karolinska Institutet, opponent Dan Holmberg, Cophenhagen University, Denmark
  34. Ingrid Lindh, 130412, "Autoantibody Recognition of Collagen Type II in Arthritis". Karolinska Institutet, opponent Leendert Trouw, Leiden University, Netherlands
  35. Tiina Kelkka, 130426, "Reactive oxygen species in inflammation", University of Turku, opponent Lars Ronnblom, Uppsala University, Sweden
  36. Jonatan Tuncel, 130601, "Functional and Genetic Analyses of the MHC and its impact on Autoimmunity in the Rat", Karolinska Institute, opponent Jacques Neefjes, Netherlands Cancer Institute, Netherlands
  37. Sabrina Haag, 140412, "The MHC and the Recognition of Self and Altered Self in Experimental and Rheumatoid Arthritis" Karolinska Institute, Lars Fugger, University of Oxford, UK                                          

Co-supervision:

Per Larsson (1989), Inga Hansson (1993), Ingrid Teige (2004), Jinan Li (2004), Meirav Holmdahl (2005), Jenny Karlsson (2005), Alexandra Treschow (2005), Patrick Merky (2011), Dorota Klaczkowska (2012), Ia Khmaladze (2014)

II. Awarded PhD Student (Johan Backlund)


Main supervision:

  1. Patrick Merky: 110120, "Posttranslational Modification of Collagen Type II", Karolinska Institutet, opponent Burkhard Becher, University Hospital of Zurich, Switzerland.

III. Awarded PhD Students (Kutty Selva Nandakumar)


Main supervision:

  1. Dorota Klaczkowska: 120523, "Finding Genes Controlling Arthritis in mice – Fcg Receptors and Complement C5", Karolinska Institutet, opponent Sejf Verbeek, Leiden University, Netherlands.
  2. Ia Khmaladze: 141208, "Understanding Inflammatory Mechanisms in Rheumatic Diseases",  Karolinska Institutet, opponent Ann Rothstein, University of Massachusetts Medical School, USA.

Co-supervision:

  1. Ingrid Lindh (2013)

Nan1

Kutty Selva Nandakumar, Ph.D., Dr.Med.Sci.
Associate Professor (Docent)
Medical Inflammation Research, MBB, Karolinska Institute (KI)

&

Adjunct Faculty of University of Arkansas for Medical Sciences (UAMS)
Little Rock, USA

ADDRESS
Scheeles väg 2 B2, Plan 4, 171 77 Stockholm
Tel: 08-524   86533 (Direct), 0707432769 (mobile),
08-524   87715; 08-524   86337 (lab); Fax: 08-524 87750
e-mail: Nandakumar.Kutty-Selva @ ki.se

URL

EDUCATION

  • 2006 – Doctor of Medical Science (Dr.Med.Sci.) – Medical Inflammation Research – Medical Faculty – Lund University – Sweden
  • 1996 – Doctor of Philosophy (Ph.D.), Department of Immunology – School of Biological Sciences, Madurai Kamaraj University – India
  • 1988 – Master of Science (M.Sc.) – Department of  Medical Biochemistry – PGIBMS – University of Madras – India
  • 1986 – Bachelor of Science (B.Sc.) – Department of Chemistry – Sacred Heart College – University of Madras – India

LAB AND RESEARCH EXPERIENCE

  • Dec 2011 – Associate Professor – Medical Inflammation Research (MIR) – Department of Medical Biochemistry and Biophysics (MBB) – Karolinska Institute (KI) – Sweden
  • Nov  2008 – Nov 2011 – Assistant Professor – MIR – MBB –  KI – Sweden
  • July  2008 – Oct 2008 – Research Scientist – MIR – MBB –  KI – Sweden
  • April 2007 – June 2008 – Research Assistant – LUDC – Lund University (LU) – Sweden
  • Feb 2007 – Mar 2007 – Research Scientist – Hansa Medical AB – LU – Sweden
  • Feb 2006 – Jan 2007 – Research Scientist – Resistentia Pharmaceuticals AB – LU – Sweden
  • June 1998 – May 2001 – Postdoctoral Fellow – MIR – LU – Sweden
  • Jan 1996 – May 1998 – Postdoctoral Fellow – CCMB, India
  • 1988 – 1989 – Project Student – Department of Biochemistry, AIIMS –  India

PARTICIPANT IN EU PROJECTS

COMMISSION OF TRUST

EVALUATION OF PROJECT GRANTS

  • ARC grant (UK) – 2008, 2010, 2011, 2012 and 2014
  • KID grants (KI, Sweden) – VT & HT – 2012, VT & HT – 2013, VT & HT – 2014, 2015
  • Dutch Technology Foundation (STW, The Netherlands) – 2012

MEMBER OF THE EDITORIAL BOARD

  • Dataset Papers in Immunology
  • Dataset Papers in Rheumatology
  • Journal of BioScience and Biotechnology
  • WebMed Central
  • New Journal of Science
  • Autoimmune Diseases & Therapeutic Approaches

ADHOC REFEREE

  • Arthritis Research & Therapy (2004-2016)
  • Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine (2016)
  • PLoS One (2015)
  • Journal of Inflammation (2015)
  • Journal of Immunology (2015)
  • International Journal of Biological Macromolecules (2015)
  • Expert Review on Vaccines (2014)
  • Expert Review of Molecular Diagnostics (2014)
  • Expert Review of Clinical Immunology (2014)
  • Journal of Biomaterials Science: Polymer Edition (2014)
  • Vaccines (2014)
  • Scandinavian Journal of Immunology (2010-14)
  • Annals of Rheumatic Diseases (2013)
  • International Journal of Environmental Research and Public Health (2013)
  • Medical Principles and Practice (2013)
  • Molecular Pharmaceutics (2013)
  • Current Organic Chemistry (2013)
  • Apoptosis (2013)
  • European Journal of Immunology (2006-2007, 2011-2012)
  • Langmuir (2009)
  • Mediators of Inflammation (2009)
  • Biotechnology Advances (2009)
  • BMC Musculoskeletal Disorders (2008)
  • Biomaterials (2008)
  • Cytokine (2008)
  • Cancer Biomarkers (2007)
  • Nature Protocols (2006)
  • Scandinavian Journal of Rheumatology (2005)

TEACHER TRAINING

  • 2015 – Open Networking and Learning Course (ONL141) – Karolinska Institute
  • 2014 – Teaching and Learning in Higher Education – Karolinska Institute
  • 2013 – Project leadership for Research leaders – Karolinska Institute
  • 2012 – Pedagogy for Doctoral supervisors – Karolinska Institute
  • 2012 – Web course for Supervisors – Karolinska Institute
  • 2011 – Teaching International Students – Karolinska Institute
  • 2009 – Advanced Course on Communication and Learning – Karolinska Institute
  • 2009 – Postgraduate Supervisor Training Course – Karolinska Institute
  • 2009 – Basic Course in Education for University Teachers – Karolinska Institute
  • 2002 – Basic Course on Oral Communication – Lund University

COURSE ORGANIZER

        (Oct 2011, Mar 2013, Mar 2014, Mar 2015, Mar 2016)

TEACHER

  • Disease models of autoimmunity (arthritis, lupus, asthma)
  • Immunology and genetics for biomedical students
  • Organic chemistry for undergraduate students (GOC)
  • Biochemistry for undergraduate students (MBK)

RESEARCH TRAINER (SHORT DURATION)

M.Sc. students: 4; Ph.D. students: 5; M.D. students: 2; BMA student: 1

JUDGING COMMITTEE CHAIRMAN (Ph.D. Dissertation)

  • Thomas Landgraff Hagglof (Feb 2016) -"iNKT cell regulation of B cell responses in inflammation", Department of Microbiology, Tumor and Cell Biology, Karolinska Institute, Sweden.
  • Peter Lundback (Apr 2015) – " HMGB1: Regulation of Inflammatory Functions and Therapeutic Blockade", Centre for Molecular Medicine, Karolinska Institute, Sweden.
  • Chengjun Sun (October 2014) – "A study of Biomarker analysis in association with type I diabetes and their shared features in Rheumatoid arthritis" – Department of Medicine, Karolinska Institute, Sweden

JUDGING COMMITTEE MEMBER (Ph.D. Dissertation)

  • Ann-Charlotte Andersson (Dec 2014) –  "Characterization of Novel Glomerular Proteins: Role in Physiology and Disease" –  Division of Matrix Biology, Department of Medical Biochemistry and Biophysics, Karolinska Institute, Sweden.
  • Stephen Ochaya (March 2013) –  "Comparative genomics and Molecular characterization of N-alpha acetyl transferase in Trypanosomes for drug target identification" – Department of Cell and Molecular Biology, Karolinska Institute, Sweden
  • Lidia Ibáñez Torres (October 2012) – "Involvement of NADPH oxidase and Nrf2/HO-1 pathways in experimental models of arthritis and postmenopausal osteoporosis" –  Department of Pharmacology, University of Valencia, Valencia, Spain

JUDGING COMMITTEE MEMBER (Ph. D. Half-time Control)

  • Katarina Habir (February 2016) – "B cell subsets in autoimmune Disease" – Centre for Molecular Medicine, Karolinska Institute, Sweden.
  • Sevasti Flytzani (February 2013) – "Genetic Regulation of Neuroinflammation" – Department of Clinical Neuroscience, Karolinska Institute, Stockholm, Sweden
  • Chengjun Sun (January 2014) – "A study of Biomarker analysis in association with type I diabetes and their shared features in Rheumatoid arthritis" – Department of Medicine, Karolinska Institute, Stockholm, Sweden

EVALUATOR (Ph.D. Dissertation)

  • R. Revathi (Mar 2015) – "Individual and synergetic effects of Umbelliferone with Vitamin C on N-nitrosodiethylamine induced hepatocellular carcinogenesis – an in vivo and in vitro study" – Department of Biochemistry, Periyar University, India.
  • M. Ragunath  (April 2014) – "Molecular mechanisms underlying chemopreventive activities of umbelliferone alone and with 5-flurouracil on 1,2-dimethylhydrazine induced colon carcinogenesis" – Periyar University, India
  • T. Prabu (August 2013) – "Naringin – A flavonone, attenuates liver carcinogenesis by NF-kB mediated apoptotic pathway – in vivo and in vitro studies" – Periyar University, India
  • Pankaj Masih (July 2013) – “Design, Synthesis and hyperglycemic activity of some novel Glitazones” –  JSS University, India

FACULTY OPPONENT

  • Ph.D. Dissertation – Mohammed Mullazehi (May 2009). "Anti-Collagen type II autoantibodies in an acute phenotype of early Rheumatoid arthritis". Department of Oncology, Radiology and Clinical Immunology, Uppsala University, Uppsala, Sweden

GRANT SOURCES

  • Alex and Eva Wallströms
  • AnneGreta Holger Crafoord
  • Department of Medical BIochemistry and Biophysics
  • Greta and Johan Kocks
  • Karolinska Institute (Fobi)
  • Karolinska Institute (KID)
  • Konung Gustaf V:s 80-Years
  • Lund University Diabetic Centre (LUDC)
  • Nanna Svartz
  • Rheumatikerforbundet
  • Swedish Research Council (VR-Medicine)
  • Swedish Research Council (VR-Link)
  • Tore Nilssons
  • Åke Wibergs
  • Österlunds

PATENTS

  • 2010 – Collin M, Allhorn M, Holmdahl R and Nandakumar KS – "Deglycosylated antibodies" – WIPO Patent Application WO/2010/057626
  • 2008 – Blom A, Holmdahl R and Nandakumar KS – "C4bp polypeptides and arthritis"
  • 2006 – Olsson A, Collin M, Bjorck L, Shannon O, holmdahl R and Nandakumar KS – "Therapeutic application of EndoS"
  • 2005 – Bjorck L, Holmdahl R and Nandakumar KS – "IdeS for treatment of IgG antibody mediated diseases and conditions in the areas of autoimmunity, hematology and transplantation" – Patent Number: WO2006131347: Publication Date: 2006-12-14

Nandakumar CV


Kutty Selva Nandakumar, Ph.D., Dr.Med.Sci.

Associate Professor

Medical Inflammation Research, MBB, Karolinska Institute
Scheeles väg 2 B2, Plan 4, 171 77 Stockholm
Tel:
08-524   86533 (Direct), 0707432769 (mobile),
08-524   87715; 08-524   86337 (lab); Fax: 08-524 87750

e-mail: Nandakumar.Kutty-Selva @ ki.se

EDUCATION

  • Doctor of Medical Science (Dr.Med.Sci.), Immunogenetics – January 2006

Lund University, Medical Inflammation Research, Medical Faculty – Lund, Sweden.  (http://www.med.lu.se/) Supervisor: Prof. Rikard Holmdahl

Thesis: Analysis of effector pathways in arthritis.

  • Doctor of Philosophy (Ph.D.), Immunology – January 1996

Madurai Kamaraj University, Department of Immunology, School of Biological Sciences – Madurai, India. (http://www.mkuniversity.org) Supervisor: Prof. VR. Muthukkaruppan

Thesis: Studies on the importance of porin, an outer membrane protein, in murine and human typhoid.

  • Master of Science (M.Sc.), Biochemistry – April 1988

University of Madras – Department of Biochemistry, PostGraduate Institute of Basic Medical Sciences, Taramani Campus, Chennai, India. (http://www.unom.ac.in)

  • Bachelor of Science (B.Sc.), Chemistry – April 1986

University of Madras – Department of Chemistry, Sacred Heart College, Tiruppattur (http://www.shctpt.edu/)

LAB AND RESEARCH EXPERIENCE

  • Medical Inflammation Research, MBB, Karolinska Institute, Stockholm. Associate Professor. From Dec 2011- (http://www.inflam.mbb.ki.se/)

  • Medical Inflammation Research, MBB, Karolinska Institute, Stockholm. Assistant Professor. From Nov  2008 – Nov 2011 (http://www.inflam.mbb.ki.se/)

  • Medical Inflammation Research, MBB, Karolinska Institute, Stockholm. Research Scientist. From July  2008 – Oct 2008 (http://www.inflam.mbb.ki.se/)
  • Lund University Diabetes Centre/Medical Inflammation Researh (LUDC), Malmo, Sweden. Research Assistant. Identification of genes controlling both inflammation and metabolic syndrome using a heterogeneous stock. From April 2007 – June 2008 (http://www.med.lu.se/ludc)

  • Hansa Medical AB/Medical Inflammation Research (LU), Lund, Sweden. Research Scientist. Theoretical investigation on the use of a bacterial enzyme for treatment in IgG mediated pathologies. February 2007 – March 2007 (http://www.hansamedical.com/)

  • Resistentia Pharmaceuticals AB/Medical Inflammation Research (LU), Uppsala/Lund, Sweden. Research Scientist. Vaccination studies in arthritis. February 2006 – January 2007 (http://www.resistentia.se/)

  • Medical Inflammation Research, Lund University (LU), Lund, Sweden. Postdoctoral Fellow. Development and Characterization of an animal model for arthritis. June 1998 – May 2001 (http://www.med.lu.se)

  • Center for Cellular and Molecular Biology (CCMB), Hyderabad, India. Postdoctoral Fellow. Immune responses to a histiocytic tumor in rats. January 1996 – May 1998 (http://www.ccmb.res.in)

  • Department of Biochemistry, All India Institute of Medical Sciences (AIIMS), Project Student. Studies on the role of complement in autoimmune diseases. New Delhi, India. 1988 – 1989 (http://www.aiims.edu)

COMMISSION OF TRUST

Member of the editorial board for the Journals: Current Rheumatology Reviews and Open Rheumatology Journal

Adhoc Referee for the Journals: Arthritis Research Therapy (2004-12),  Scandinavian Journal of Rheumatology (2005), Nature Protocols (2006), European Journal of Immunology (2006-07, 2011), Disease Markers and cancer biomarkers (2007), Biomaterials (2008), Cytokine (2008), BMC Musculoskeletal Disorders (2008), Langmuir (2009), Mediators of Inflammation (2009), Biotechnology Advances (2009) and Scandinavian Journal of Immunology (2010-11).

Evaluation of projects for ARC grant (UK) – 2008, 2010 and 2011.

FIELD OF EXPERTISE

Immunology – Immunogenetics – Inflammation – Rheumatoid Arthritis – Infectious Diseases (Salmonellosis) -Tumor Immunology – Hybridoma – Antibodies – Animal models of human diseases (arthritis, multiple sclerosis and lupus) – Testing vaccines in mice – in vivo experiments

TEACHER TRAINING COURSES

Basic Course on Oral Communication (2002), Lund University; Basic Course in Education for University Teachers (2009), LIME, Karolinska Institute; Postgraduate Supervisor Training Course (2009), LIME, Karolinska Institute; Advanced Course on Communication and Learning (2009), LIME, Karolinska Institute; Teaching International Students (2011), LIME, Karolinska Institute; Web course for Supervisors (2012), LIME, Karolinska Institute.

COURSE ORGANIZER

Multifactorial Immune Mediated Diseases – Etiology and pathogenesis – KI doctoral course – HT 2011

TEACHING EXPERIENCE

(Total hours: 155.45 h teaching + 159 weeks supervision)

Teaching in animal models for human diseases (arthritis, lupus, asthma), immunology and genetics for biomedical students, organic chemistry for undergraduate students and research supervision.

RESEARCH TRAINING – SHORT DURATION

(min period: 2 months during 2002-2010)

M.Sc. students: 3; Ph.D. students: 6; M.D. students: 2; BMA student: 1

FACULTY OPPONENT

Ph.D. Dissertation – Mohammed Mullazehi (May 2009). "Anti-Collagen type II autoantibodies in an acute phenotype of early Rheumatoid arthritis". Department of Oncology, Radiology and Clinical Immunology, Uppsala University, Uppsala, Sweden

GRANTS RECEIVED

Individual Project Grants (year 2007) Total: 415.000 SEK

Title: "Genetic and Immunologic characterization of antibody-mediated arthritis in mice" and "Identification of genes controlling both inflammation and metabolic syndrome using a heterogeneous stock mice"

Foundations: Alfred Osterlunds, Professor Nanna Svartz, Rheumatikerforbundet, Konung Gustaf V:s 80-Years and Lund University Diabetic Centre (LUDC)


Individual Project Grants (year 2008) Total: 800.480 SEK

Title: "Studies on genes and pathogenesis of inflammatory diseases"

Foundations: Alfred Osterlunds, Professor Nanna Svartz, Rheumatikerforbundet, Konung Gustaf V:s 80-Years, Greta and Johan Kocks, Alex and Eva Wallstroms and Tore Nilssons


Individual Project Grants (year 2009) – Total: 925.000 SEK

Title: "Studies on genes and pathogenesis of inflammatory diseases"

Foundations: Professor Nanna Svartz, Rheumatikerforbundet, Konung Gustaf V:s 80-Years, Ake Wibergs, Alex and Eva Wallstroms, AnneGreta Holger Crafoord and KI fond (Fobi 2009)


Individual Project Grants (year 2010) – Total: 1217.200 SEK

Title: "IgG mediated Autoimmunity: Fc Glycosylation, Citrulline Recognition and Gene Identification in Arthritis"

Foundations: Ake Wibergs, Professor Nanna Svartz, Reumatikerforbundet, Konung Gustaf V:s 80-Years, Swedish Research Council (VR), Alex and Eva Wallstroms, KI (Fobi 2010)


Individual Project Grants (year 2011) – Total: 944.500 SEK

Title: "IgG mediated Autoimmunity: Fc Glycosylation, Citrulline Recognition and Gene Identification in Arthritis"

Foundations: Konung Gustaf V:s 80-Years, Swedish Research Council (VR), KI (Fobi 2011), Ake Wibergs, Reumatikerforbundet


Individual Project Grants (year 2012) – Total: 350.000 SEK

Title: "IgG mediated Autoimmunity: Fc Glycosylation, Citrulline Recognition and Gene Identification in Arthritis"

Foundations: Swedish Research Council (VR)

COLLABORATION GRANTS

1. Swedish National Collaborative Project Grant (year 2009 – 2014)

Title: "Towards immune specific diagnosis and prevention of rheumatoid arthritis"

(Main applicant: Rikard Holmdahl; Co-applicants: Johan Backlund, Vivi Malmstrom, Kutty Selva Nandakumar and Ronald van Vollenhoven)

VR Collaborative Grant: 12.000.000 SEK

2. International Collaborative Project Grant (years 2009 – 2011)

Title: "Analysis of Host Response to Modified Biocompatible Stimuli-responsive Polymers and Autoantigens Using Murine Experimental arthritis"

Main applicants: Kutty Selva Nandakumar (Sweden) and Ashok Kumar (India)

VR Link Grant: 600.000 SEK

3. Project Grant  (year 2010-2011) – Total: 100.000 SEK

Title: "Smärta och reumatoid artrit: nya angreppspunkter för studier av kronisk värk"

Foundation: Reumatikerforbundet; Main ApplicantCamilla Svensson, Institutionen för fysiologi och farmakologi, Karolinska Institutet,Co-applicant: Kutty Selva Nandakumar)

INDIVIDUAL GRANT (Nov 2012 – Oct 2015)

Senior Researcher and Continuation grant from Karolinska Institute and MBB.

PATENTS

  1. Bjorck L, Holmdahl R and Nandakumar KS – "IdeS for treatment of IgG antibody mediated diseases and conditions in the areas of autoimmunity, hematology and transplantation" (2005). Patent Number: WO2006131347: Publication Date: 2006-12-14
  2. Olsson A, Collin M, Bjorck L, Shannon O, holmdahl R and Nandakumar KS – "Therapeutic application of EndoS" (2006) 
  3. Blom A, Holmdahl R and Nandakumar KS – "C4bp polypeptides and arthritis" (2008)
  4. Collin M, Allhorn M, Holmdahl R and Nandakumar KS – “Deglycosylated antibodies”  (2010). WIPO Patent Application WO/2010/057626

SUPERVISOR RESPONSIBILITY

  1. Dorota Klaczkowska: Main Supervisor – Ph.D. student in Karolinska Institute from Poland VT 2009 – Dissertation date: 23rd May 2012
  2. Ia Khmaladze: Main Supervisor – Ph.D. student in Karolinska Institute from Georgia – HT 2009 – Current
  3. Ingrid Lindh: Co-Supervisor – Ph.D. student in Karolinska Institute from Sweden – HT 2008 – Current
  4. Gustaf Wigerblad – Co-Supervisor – Ph.D. student in Karolinska Institutet from Sweden – VT 2011 – current

PROFESSIONAL NETWORKS

  1. Linkedin
  2. CERIC
  3. KiiM – Inflammation and Immunology
  4. KI Community
  5. COLL Network
  6. Sasnet