Vastaväittäjä: Professori Akseli Hemminki, Helsingin yliopisto
Kustos: Professori Seppo Ylä-Herttuala, Kuopion yliopisto
Aika ja paikka: Lauantai 19.4.2008 klo 13, Tietoteknian auditorio

Väitöstiedote:

Lentivirusvälitteinen geeninsiirto mahdollistaa hoitogeenin ilmentymisen säätelyn

Lentivirusvälitteinen geeninsiirto mahdollistaa geenin ilmentymisen säätelyn lääkkeen avulla tai kudoksen oman signaloinnin välittämänä sekä geenien kohdennetun hiljentämisen.

Geeniterapia on osoittautunut lupaavaksi hoitomuodoksi useisiin sekä perinnöllisiin että hankinnallisiin sairauksiin. Sydän- ja verisuonitautien eläinmalleissa on verisuonten kasvutekijägeenien siirroilla saavutettu merkittäviä vaikutuksia, jotka saattavat johtaa uusien hoitojen kehittämiseen.

Terapeuttisten geenien kuljettamiseksi kohdesoluihin käytetään geeninsiirtovektoreita eli kuljettimia. Tällä hetkellä geeniterapian tehokkuutta sekä eläinmalleissa että kliinisissä hoitokokeissa rajoittaa eniten optimaalisen geeninsiirtovektorin puuttuminen. Tehokkaimmiksi geeninsiirtovektoreiksi ovat osoittautuneet muunnellut virukset. Geeninsiirtovektori rakennetaan poistamalla viruksesta sen infektiokykyyn vaikuttavat geenit ja lisäämällä terapeuttinen geeni.

Etenkin geeniterapiahoidoissa, joissa tarvitaan pitkäaikaista terapeuttisen geenin ilmentymistä, on välttämätöntä pystyä säätelemään geenin ilmentymisen tasoa ja tarvittaessa sulkemaan geeni kokonaan. Väitöskirjatutkimuksessa kehitettiin ja sovellettiin lentivirusvektoreita, joilla on kyky integroitua kohdesolun genomiin ja näin ollen saavat aikaan pitkäaikaisen terapeuttisen geenin ilmentymisen. Kyseiset vektorit on muokattu geeniteknologian avulla siten, että niissä on jäljellä ainoastaan välttämättömät geeninsiirtomekanismiin tarvittavat viruksen geneettiset elementit, eikä virusvektorien soluihin kuljettamassa perintöaineksessa ole jäljellä lainkaan viruksen geenejä. Näin on saatu maksimoitua kyseisten vektoreiden turvallisuus.

Väitöskirjatutkimuksessa kehitettiin lentivirusvektori, jonka kuljettaman geenin ilmenemistä voidaan säädellä antibiootin, doksisykliinin, avulla. Soluviljelymalleissa saadut tutkimustulokset osoittivat, että geenin ilmentymisen tasoa pystyttiin hienosäätämään doksisykliinipitoisuuksilla, jotka ovat saavutettavissa annosteltaessa lääkettä suun kautta. Doksisykliinisäädellyn vektorin toimivuus osoitettiin myös rotan aivoissa.

Väitöskirjatyössä käytettiin geenien ilmentymisen säätelyyn myös toista lähestymistapaa, kudoksen patofysiologisen signaloinnin hyödyntämistä. Tutkimuksessa kehitettiin lentivirusvektoreita, joista geenien ilmentyminen käynnistyy soluissa vallitsevan oksidatiivisen stressin seurauksena. Oksidatiivisella stressillä tiedetään olevan haitallisia vaikutuksia useissa sydän- ja verisuonitaudeissa. Tutkimustulosten perusteella oksidatiivista stressiä voidaan hyödyntää geenin ilmentymisen säätelyssä ja näin ollen terapeuttinen geeni ilmentyy kudoksessa tarpeen mukaan.

Väitöskirjatyössä sovellettiin myös RNA-interferenssiä (RNAi). RNAi-mekanismia opittiin hyödyntämään nisäkässolujen geenien ilmentymisen hiljentämisessä 2000-luvulla. Tutkimuksessamme kehitimme RNAi-tekniikkaa hyödyntäen lentivirusvektoreita, joiden osoitimme hiljentävän kohdegeenin ilmentymisen tehokkaasti ja pitkäaikaisesti sekä soluviljelmissä että hiiren aivoissa.

Kantasoluterapian vaikutuksia on tutkittu muun muassa sydäninfarktin jälkeisen sydänlihaksen vajaatoiminnan kehittymisen estämisessä sekä alaraajaiskemian aiheuttaman luurankolihaksen vaurion paranemisen edistämisessä. Väitöskirjatyössä tutkittiin lentivirusvektoreiden soveltuvuutta istukkaverestä peräisin olevien kantasolujen muunteluun ja näiden solujen vaikutuksia hiiren alaraajaiskemiamallissa. Tutkimuksessa lentivirusvektorit osoittautuivat tehokkaiksi geeninsiirtäjiksi istukkaveren kantasoluihin. Tämä ominaisuus on merkittävä, sillä aikaisemmilla vektoreilla ei ole saavutettu lupaavia geeninsiirtotehokkuuksia veren kantasoluihin. Tutkimuksessamme havaitsimme istukkaveren kantasoluilla olevan hiirimallissa luurankolihaksen iskemiavauriosta paranemista edistäviä vaikutuksia. Paranemista edistävä vaikutus oli nähtävissä, vaikka solusiirrännäisen pysyvää liittymistä paranevaan kudokseen ei havaittu. Näin ollen tutkimustulokset viittaavat siihen, että istukkaveren kantasolut edistävät vaurioituneen lihaksen paranemista epäsuoran mekanismin kautta. Kantasoluterapian mahdollisia lihaksen paranemista edistäviä mekanismeja on syytä selvittää jatkotutkimuksilla.

Väitöskirjatutkimuksen tulosten perusteella lentivirusvektorit osoittautuivat erinomaisiksi geeninsiirtovektoreiksi sovelluksiin, joissa tarvitaan mahdollisuutta säädellä geenin ilmentymisen tasoa. Lentivirusvektoreilla on kyky siirtää geenejä tehokkaasti soluihin, joihin geeninsiirto aiemmilla vektoreilla on ollut hankalaa tai mahdotonta, kuten kantasoluihin. Näin ollen lentivirusvektoreilla on potentiaalia erityisesti soluterapiasovelluksissa.

Väitöskirja on julkaistu sarjassa Kuopion yliopiston julkaisuja G, A.I.Virtanen Institute for Molecular Sciences. 60, ISBN 978-951-27-0619-8. Sitä voi tilata yliopiston kirjaston julkaisumyynnistä, sähköposti: yrjo.valtanen@uku.fi tai verkko-osoitteesta http://www.uku.fi/kirjasto/julkaisutoiminta/julkmyyn.shtml

Lisätietoja:
FM Jonna Koponen
A.I. Virtanen -instituutti
Bioteknologian ja molekulaarisen lääketieteen laitos
P. 017 163 685, 050 381 3436
jonna.koponen@uku.fi

Kuopion yliopisto
Viestintä
tiedotus@uku.fi