Vastaväittäjä: professori Markku Kulomaa, Lääketieteellisen teknologian instituutti, Tampere ja ETH Zürich
Kustos: Professori Seppo Ylä-Herttuala, Kuopion yliopisto
Aika ja paikka: Perjantai 22.5.2009 klo 12, Tietoteknian auditorio

Väitöstiedote:

Kohdennettu geenihoito tehoaa paremmin

Kohdentamalla geenihoito ainoastaan sitä vaativiin soluihin, kuten syöpäsoluihin, voidaan vähentää syntyviä sivuvaikutuksia ja parantaa hoidon tehoa. Tässä väitöstutkimuksessa keskityttiin parantamaan lentivirusvälitteisen geenihoidon kohdennettavuutta ja lisäksi kehitettiin menetelmä, jolla voitiin kuvantaa sekä viruksen kulkeutumista että siirtogeenin ilmentymistä elimistössä. Tämä kuvantamismenetelmä avaa mahdollisuuden seurata potilaaseen annostellun viruksen sijaintia ja arvioida hoitovaste.

Geeniterapiassa tavoittena on siirtää uutta geneettistä materiaalia potilaan soluihin. Optimaalinen geenikuljetin kliinisissä sovelluksissa on turvallinen ja tehokas työkalu. Virusten evoluutiossa kehittynyttä kykyä kuljettaa geneettistä materiaalia soluihin on hyödynnetty geeniterapian tarpeisiin. Virusvälitteisellä geeniterapialla on saatu merkittäviä hoitovasteita muun muassa syövän hoidossa. Syöpähoidon yhtenä haasteena ovat kuitenkin monenlaiset ei-toivotut sivuvaikutukset hoitojen yhteydessä. Geenikuljettimen eli -vektorin kohdentaminen kohdekudokseen parantaa terapeuttista tehoa ja vähentää kyseisiä haitallisia sivuvaikutuksia. Lentivirukset ovat osoittautuneet lupaaviksi työkaluiksi geeninsiirrossa, koska ne kykenevät tehokkaasti siirtämään geneettistä materiaalia sekä jakautuviin että ei-jakautuviin soluihin saaden aikaan pitkäaikaisen siirtogeenin ilmentymisen.

Tässä tutkimuksessa tavoitteena oli avidiini-biotiini -teknologiaa hyödyksikäyttäen kehittää monipuolinen lentivirusvektori, jota voitiin kohdentaa haluttuihin soluihin, sekä kuvantaa viruksen liikkeitä elimistössä. Avidiinin ja biotiinin välinen sidos on yksi vahvimmista luonnossa tavatuista sidoksista. Lentivirusvektoreihin, joiden pinnalla oli avidiini- tai bakteeriperäinen streptavidiini-proteiini, liitettiin biotinyloituja kohdentamiseen suunniteltuja molyylejä. Nämä molekyylit sitoutuvat kohdesolujen pinnalla oleviin reseptoreihin, mikä tehostaa geeninsiirtoa syöpäsoluihin.

Uudet kuvantamismenetelmät mahdollistavat hoidon seurannan

Edellä mainittua viruskonstruktia voitiin käyttää myös kuvantamiseen. Lentiviruksen leviämistä rotan elimistössä tarkasteltiin radioisotooppipohjaisella kuvantamisella (SPECT), ja lisäksi kuvattiin samasta viruksesta siirtogeenin ilmentymistä magneettiresonanssikuvantamisella (MRI). Tässä väitöskirjatyössä nämä kaksi eri kuvantamisemenetelmää yhdistettiin ensimmäistä kertaa, ja tämä menetelmä on kehitettävissä myös kliinisiin kokeisiin soveltuvaksi.

Väitöskirjatyössä tuotettiin lisäksi avidiini-fuusioproteiinia ilmentävä lentivirus. Tässä osatyössä lentivirusvälitteisen geeninsiirron jälkeen solu ilmensi pinnallaan avidiinia, johon voitiin kohdentaa biotinyloituja molekyylejä. Työssä testattiin konstruktin toimivuutta ja turvallisuutta solu- ja eläinkokein. Tutkimustulokset osoittivat lentiviruksen olevan tehokas ja turvallinen työkalu siirtämään avidiini-fuusioproteiini syöpäsoluihin. Fuusioproteiini syöpäsolun pinnalla sitoi biotinyloituja molekyylejä, ja hoitovaste saavutettiin solukokeissa. Viruksen havaittiin kuitenkin aiheuttavan lievää immuunivasteen nousua.

Uusi menetelmä viruskuljettimien tuottamiseen

Viruskuljettimien, etenkin lentiviruskuljettimien, tuottaminen kliinisiin kokeisiin suurissa mittakaavoissa on haastavaa. Väitöskirjassa kehitettiin uusi menetelmä tuottaa lentivirusvektoreita käyttäen hyväksi toisia viruksia - bakuloviruksia. Bakulovirukset ovat hyönteisiä infektoivia viruksia, joita on maailmalla hyödynnetty laajasti eri proteiinien ja virusvektoreiden tuottamisessa. Tässä työssä muodostettiin neljä rekombinanttia bakulovirusta ja siirtämällä bakulovirusvälitteisesti tuottosoluihin kaikki tarvittavat lentiviruksen elementit pystyttiin tuottamaan tehokkaasti lentiviruvektoreita. Tämä uusi menetelmä tarjoaa varteenotettavan vaihtoehdon lentivirusvektoreiden tuottamiseen. Lisäksi väitöskirjatyössä esitellään uusi tehokas menetemä, jossa bakuloviruksen tuotto on muokattu pieneen mittakaavaan. Menetelmä mahdollistaa bakulovirusten tuottamisen, nopean virusmäärityksen ja proteiinin tuoton suoritustehokkaassa mittakaavassa.

Väitöskirjatyön tulosten yhteenvetona todetaan, että avidiini-biotiini-teknologiaa hyödyntämällä voidaan parantaa lentivirusvälitteisen geeninsiirron tehoa kohdesoluihin. Kehitettyä kaksoiskuvantamismenetelmää voidaan tulevaisuudessa käyttää geenihoidon seurantaan ja auttaa määrittämään geeniterapian hoitovaste. Uusi bakulovirusvälitteinen tuottomenetelmä lentivirusvektoreille luo mahdollisuuden tuottaa viruksia suurissa mittakaavoissa.

Väitöskirja on julkaistu sarjassa Kuopion yliopiston julkaisuja G, ISBN 978-951-27-1132-1. Sitä voi tilata yliopiston kirjaston julkaisumyynnistä, sähköposti: yrjo.valtanen@uku.fi, tai verkko-osoitteesta http://www.uku.fi/kirjasto/julkaisutoiminta/julkmyyn.shtml

Lisätietoja:
Hanna Lesch
p. 050 5557 396
hanna.lesch@uku.fi