10dansk kemi, 85, nr. 12, 2004

PROFILEN

Lars Keld Nielsen er typen, der aldrig bliver træt af at lærenoget nyt og spændende, og lige siden gymnasiet har han væretoptaget af, hvordan immunforsvaret virker.

Det fascinerede ham, at der inden for immunologien var enmasse teoretiske aspekter, der ikke var særlig godt forståede.Da han var god til matematik og kunne lide kemi og biologi,var det derfor et naturligt valg at læse til ingeniør på DTU,hvor han havde mulighed for at tage en blanding af statistik,biologi og kemiingeniørfag.

I 1987 mødte han ca. fire år inde i sit studium sin kommen-de australske hustru. Det var alvor, og i 1987 tog han tilBrisbane, Australien for at finde et sted at tage sit afgangspro-

En livslangfascination af immunologiLars Keld Nielsen har skabt sig en international karriere. Vha. termodynamiskeprincipper udvikler han nye måder at håndtere komplekse transiente dynamikker på.Metoderne bruges i design af bioprocesser såsom blodcelletransfusion og produktionaf industrielle biopolymererAf Katrine Meyn, km@techmedia.dk

jekt. Og det blev et afgørende skridt for hans fremtidigekarriere.

- På University of Queensland fandt jeg en person, derfremstillede antistoffer, fortæller han og fortsætter:

- Det havde da lidt med immunologi at gøre, og mit afgangs-projekt blev produktion af monoklonale antistoffer. Monoklo-nale antistoffer genkender proteiner meget specifikt og kanbruges til at blokere cellereceptorer i kroppen. En andenmulighed er at påsætte et toksin, der hermed kan leveresspecifikt til en kræftcelle. Spørgsmålet var, hvordan produktio-nen kunne gøres mere effektiv, og især hvorfor animalskeceller udnytter sukker og aminosyrer ganske ineffektivt.

En vellykket ph.d.Projektet blev efterfulgt af en ph.d. Til produktion af antistofferskal der bruges animalske celler, en besværlig og langsomme-lig proces. Derfor tog Lars Keld Nielsen fire måneder tilOxford for at studere et insektvirussystem til produktion afkomplekse proteiner. Det skabte interessen for, hvordan mankan håndtere komplekse transiente dynamikker, og flere af deførste artikler, Lars Keld Nielsen skrev, omhandlede modelle-ring af kinetik for virusinfektioner. Samtidig arbejdede LarsKeld Nielsen videre med de monoklonale antistoffer, og hansafhandling omhandlede kvantitive modeller af animalskecellers metabolisme og cellecyklus.

En ny verden med blodstamcellerEfter en veloverstået ph.d. med meget ros og over 20 publika-tioner bragte Lars Keld Nielsens forskning ham i 1995 tilNorthwestern University, Evanston, USA, hvor han begyndte atarbejde med blodstamceller. Det første år gik med at studere ogforstå den lægelige del. Dernæst brugte han det system, hanhavde udviklet for virus som basis til at udvikle modeller over,hvordan stamceller vokser. Hvis der ændres parametre undervæksten, hvilken indflydelse har det så på stamcellernesudvikling? Hvordan udvikler blodstamceller sig til en specielcellelinje, f.eks. hvide blodlegemer? (De hvide blodlegemer ersærlig interessante, da de bruges til behandling af infektioner).

I begyndelsen var det ingen succes, men i 1999-2000 visteforsøg, at det kan lade sig gøre - både i teori og praksis. I dagkoncentreres det meste af Lars Keld Nielsens arbejde inden fordette område om navlestrengsblod.

Idegrundlaget for bioengineering på University of QueenslandI løbet af de to år i USA var Lars Keld Nielsens vejleder på ph.d.-projektet Paul Greenfield rykket op i systemet og var blevet

Lars Keld Nielsen1988: Rejselegat, DTU1988: Bioteknologi Legat,

DTU1989: Cand.polyt., DTU1989-2002: Forskerakademiet

Rejselegat1990: Australian

Postgraduate ResearchAward

1990: Knud Højgaards Fondrejselegat

1995: PhD, The University of Queensland, Brisbane,Australia

1995-1997: Postdoctoral Fellow, Northwestern University,Evanston, Illinois, USA

1997-2001: Senior Lecturer in Bioengineering,The University of Queensland

1999: Travel Scholarship to attend the SecondGerman-American Frontiers of EngineeringSymposium, Australian Academy ofTechnological Science and Engineering

2000: UQ Foundation Research Excellence Award2001: Queensland Young Tall Poppy Award,

Australian Institute of Political Science2002-2004: Associate Professor in Bioengineering, The

University of Queensland2003-: Program Manager, Commonwealth Research

Centre for Sugar Industry Innovation throughBiotechnology

2005-: Professor in Bioengineering, The University ofQueensland

11 dansk kemi, 85, nr. 12, 2004

PROFILEN

dekan. Det var hans vision at genskabe bioengineering i en nyform, og han skabte en stilling til Lars Keld Nielsen som SeniorLecture med ansvar for at starte et center inden for området.

- Det var en stor og spændende opgave, og jeg vidste med detsamme, hvilke mål vi skulle arbejde mod. Vurderet ud frastyrken i universitetets forskning valgte vi at fokusere på denmedicinske del. Det var vigtigt, at vi konkurrerede på internati-onalt niveau, at vi styrkede undervisningen i biologi, og at viarbejdede tæt sammen med de store medicinske forskningsin-stitutter.

Med til historien hører, at Lars Keld Nielsen faktisk har fåetstor ros fra sine kollegaer for sine evner til at formidle områdetså engageret, at de studerende lige fra begyndelsen er strømmettil.

- Selv om de fremtidige jobmuligheder i medicinsk bioengi-neering endnu er begrænset til forskerstillinger, er områdetnemt at sælge, fordi folk kan forholde sig til det. Man gør enforskel. Det er en god måde at få de studerende ind på ingeni-ørstudiet, og når de senere bliver mere modne, kan de se, at derer mange andre interessante fag, siger Lars Keld Nielsen.

En tænkepauseEtableringen af bioengineering tog sin told, og da nye undervi-sere kom til, flyttede Lars Keld Nielsen til et nydannet bio-informatikcenter. Her kunne han igen fokusere på sit arbejdemed modellering af metabolisme- og stamcelledifferentiering.

- Vi har været gode til at beskrive, hvad vi ser i biologien.Men vi har ikke været i stand til at abstrahere på sammemåde, som vi gør med termodynamik i kemien og fysikken.Bioinformatikken er stadig meget dataorienteret og fokuseretpå at læse den alfabetsuppe, vi får fra et genom. Forskningenbevæger sig i retning af, hvordan vi integrerer den informati-on, vi danner. Herfra syntetiseres systemmodeller, der kanforklare, hvad der sker. Så langt er vi endnu ikke nået, sigerhan og fortsætter:

- Dette århundrede kommer til at handle om, hvordan viforstår disse data, og ikke om hvordan de genereres. Det eren stor udfordring for folk, der er matematisk begavede ogogså forstår kemien og fysikken, og den kombination er ligemig. t

Navlestrengs-endotelceller visualiseret med et antistof mod von Willebrand-faktor (rød). Cellekernen ses i blå.

Dräger X-am 7000 Dräger Polytron 7000

Er du sikker ?

Dräger Safety Danmark A/S · Generatorvej 6 B · 2730 Herlev · 4450 0000 · www.draeger-safety.dk

Dräger Multi-PID 2

Dräger Multi-PID 2 - fotoioniseringsdetektor til måling af let flygtige organiskestoffer

Dräger X-am 7000 - bærbart multigasinstrument til overvågning af giftige og eksplosivegasser. Samtidig måling af op til 5 gasser

Dräger Polytron 7000 - intelligent gasdetektor til overvågning af giftige gasser ogilt. Specielfremstilles efter behov

12dansk kemi, 85, nr. 12, 2004

Et udpluk af forskningsresultater- Pga. min store lidenskab for modellering og biologi interesse-rer jeg mig for flere områder, der umiddelbart ligger hinandenfjernt, siger Lars Keld Nielsen og giver et par eksempler påopgaver:* 3D-cellekultur. Vi studerer normalt celler, der gror på plast-overflader, mens celler i væv er en del af 3D-strukturer, hvorde binder sig til hinanden og omliggende proteinstrukturer somkollagen. Vi har udviklet en 3D-cellekultur metode, der kanbruges til bedre at studere f.eks. vækst af kræftsvulster. Voresstudier viser, at celler i kræftsvulster udtrykker gener anderle-des, end når de vokser på plast. Det hjælper med til at forstå,hvorfor kræftsvulster er mere resistente mod kemoterapi end deindividuelle celler.

* Omdannelse af sukker til polymerer i sukkerrør. En bakte-riel plast, hvor vi overfører gener fra bakterien og indsætterdem i sukkerrøret, og får sukkerrøret til at producere plast. Vikan producere et par procent af sukkers tørvægt til plast. Imodsætning til andre arter, deriblandt kartofler, majs ogtobak, har vi ikke haft vækstproblemer i sukkerrør, men viskal op på femten procent, før det bliver rentabelt.- Det er selvfølgeligt kun muligt at arbejde med så vidt forskel-lige områder ved at arbejde tæt sammen med biologer medspidsekspertise inden for områderne. Indimellem er det hårdtfor de studerende, men resultaterne af det tværfaglige arbejdeer ofte originale.

Institute for Bioengineering and Nanotechnology (AIBN)Der bliver mindre tid i det nye år til at udvikle nye projekter.Lars Keld Nielsen er netop blevet forfremmet til professor ibioengineering med ansvar for yderligere at opbygge detoprindelige program.

- Det kræver ihærdighed og tålmodighed. Det vil sikkert ogsåkræve nogle kompromiser. Vi er seks meget aktive forskeremed forskellig opfattelse af, hvad bioengineering er, og dereksisterer ikke en klar definition, derfor kræves det, at vi kanblive enige om en afgrænsning.

Opbygningen kommer samtidig med etableringen af AIBN,et nyt tværfagligt institut, hvor ingeniører, kemikere, biologerog dataloger skal samarbejde om ny forskning inden for:* Nanoteknologi for energi og miljø* Celle- og vævskultur* System-bioteknologi* Biomolekylær nanoteknologiDer er bevilget 220 mio. kr. til bygningen med plads til 300personer, og den bliver færdig i begyndelsen af 2006. Detbliver et fagligt mangfoldigt institut, et institut Lars KeldNielsen forventer sig mange inspirerende udfordringer af.- De næste år bliver travle og byder på nye, store opgaver. Vi erbl.a. på vej mod det første kliniske forsøg med produktion afhvide blodlegemer fra navlestrengsblod. Vi har eksperimenteltdemonstreret, at vi kan lave den mængde hvide blodlegemer,der skal til. I 2005 skal vi gennemføre en teknisk storskala-produktion og vise, at det kan gøres sterilt. Det skal til, men erikke det mest spændende, slutter Lars Keld Nielsen.

Hyaluronsyrer produceres afvisse streptokokker. Her sesstreptokokkerne omgivet af ethyaluronsyre-netværk.

Cellerne dyrkes (her entarmkræft-cellelinje) i en dråbemedium, der hænger fra en plade.Cellerne samler sig i bunden afdråben og vokser sammen til et3D-væv (solid tumor).

Her bruges endotelceller fra navlestrenge.Cellekernen vises i blå sammen med tokarakteristiske endotelproteiner: vonWillebrand-faktor (rød) eller PECAM(grøn).

PROFILEN

APA-membraner bruges til atbeskytte transplanterede celler(såsom beta-celler) modimmunsystemet. Cellernebliver først indkapslet i enkappe af alginat, der udvindesaf brune alger. Kappen styrkesmed et lag polylysin, etsyntetisk proteinstof, og endnuet lag alginat. Her visespolylysinlaget i rødt og detyderste alginatlag i grønt.

Michael Givskov blev den 1. november udnævnt tilprofessor i biomedicinsk mikrobiologi ved BioCentrum-DTU. Udnævnelsen bliver markeret ved et seminar den 17.december kl. 13.00 i mødelokale 1 i bygning 101A.Seminaret omhandler »The riddle of bacterial biofilms andchronic infections«.

Michael Givskov udnævnt til professori biomedicinsk mikrobiologi

* Produktion af hyaluronsyre i bakterier. Et projekt med nyeudfordringer, der ikke tidligere havde været afklaret i metabolicengineering. Vi prøver at forstå, hvorfor polymerkæderne fården længde, de gør. Inde i cellen kan vi måle alle de kemika-lier, der har indflydelse på længden. Det kan evt. udnyttes i enmedicinsk polymer, hvor længden er et udtryk for, hvor godtdet virker i kroppen. Hyaluronsyre udvindes fra hanekamme,og det skulle gerne erstattes af mikrobiel produktion. Mikrobielproduktion laver kortere kæder end animalsk produktion. Såmålet er at kompensere for dette. Vi har fordobletmolekylvægten, men det er ikke nok, og der er stadig et godtstykke vej.

Navlestrengs-endotelcellervisualiseret med etantistof modPECAM (grøn).Cellekernen visesi blå.