Uusi proteiinivariantti apuun Parkinsonin taudin hoidossa

03.09.2009

Parkinsonin tauti on parantumaton hermoston rappeutumista aiheuttava sairaus, jonka pääoireita ovat vapina ja liikkeitten hidastuminen. Noin yksi sadasta 70-vuotiaasta sairastaa sitä. Tutkijatohtori Liina Lonka ja akatemiaprofessori Mart Saarma Helsingin yliopiston Biotekniikan Instituutista ovat löytäneet aivojen dopamiinisoluja suojaavasta GDNF-proteiinista uuden varianttimuodon, jolla voi olla tulevaisuudessa tärkeä merkitys Parkinsonin taudin hoidossa.

Mistä on kyse?

Aivojen keskiosan mustatumakkeen dopamiinisolut tuottavat dopamiinia, joka on tärkeä välittäjäaine ihmiskehon liikkeiden säätelyn kannalta. Parkinsonin taudissa dopamiinisolut kuolevat, jolloin oireita alkaa kehittyä. Mitä alhaisemmaksi aivojen dopamiinipitoisuus käy, sitä enemmän oireita ilmaantuu. Aivojen hermosoluja suojaamaan tarvitaan hermoston kasvutekijöitä.

Hermoston kasvutekijät ovat hermosoluja suojaavia molekyylejä, joiden ajatellaan toimivan tehokkaasti hermostoa rappeuttavien tautien estossa ja hoidossa. Erittäin tärkeä hermoston kasvutekijä on GDNF-proteiini (glial cell line-derived neurotrophic factor), joka auttaa pitämään dopamiinisoluja hengissä.

Liina Lonka kertoo, että ensimmäinen tieteellinen artikkeli GDNF-proteiinista julkaistiin vuonna 1993, minkä jälkeen sen toimintaa on tutkittu laajasti. Longan esimies, akatemiaprofessori Mart Saarma on yksi hermokasvutekijöiden tutkimuksen uranuurtajista.

Kallista, mutta vaikuttavaa Parkinson-hoitoa

”GDNF on äärimmäisen tärkeä proteiini ihmisen terveyden kannalta. Proteiinia on jo käytetty Parkinsonin tautia sairastavien ihmisten hoidossa”, Lonka kertoo.

GDNF-proteiinia on ruiskutettu Parkinson-potilaiden aivoihin alueille, joissa se on tärkeä tai välttämätön. Longan mukaan tällainen hoitomuoto ei voi tulla laajempaan käyttöön, sillä se vaatii huippukirurgin ja muita kalliita järjestelyjä. ”Jostakin on kuitenkin lähdettävä liikkeelle kun ryhdytään tutkimaan jonkin molekyylin terapeuttista vaikutusta. ” 

Toinen testattu hoitomuoto on se, että aivoihin sijoitetaan kapseli, jonka sisällä on GDNF-proteiinia tuottavia soluja. Kapselin kautta proteiini leviää hoidettavalle alueelle. Kolmas, vielä tällä hetkellä vähän käytetty hoitomuoto on geeniterapia, jossa aivoalueelle siirretään GDNF-proteiinia tuottava virus.

”Proteiinilla on tehty useampia kliinisiä kokeita ja osassa potilaat ovat hyötyneet hyvinkin paljon hoidosta eli Parkinson-oireet ovat vähentyneet ja elämänlaatu on parantunut. Osassa kokeita tulokset eivät ole olleet niin hyviä. Vaihtelua on esiintynyt esimerkiksi riippuen siitä, mille alueille GDNF:ää on aivoissa ruiskutettu ja millaisia välineitä on käytetty.”

Tunnetulla GDNF-molekyylillä jatketaan Longan mukaan kokeita myös tulevaisuudessa, sillä moni potilas on hyötynyt siitä.

”Parkinsonin taudissa on vaan ikävää se, että oireiden ilmetessä jo noin 80 % soluista on kuollut. Paras tilanne olisi se, että solujen kuolema voitaisiin havaita jo ennen oireiden tuloa. Pystyykö solukuolemaa ennalta havaitsemaan? Siihen meidän keksintömme ei liity.” 

Uuden varianttimuodon eritys solusta ulos on säädeltyä

Longan ja Saarman keksintö, uusi GDNF-proteiinin varianttimuoto eroaa jo aiemmin tunnetusta muodosta.

”GDNF-proteiinista on löydetty uusi muoto, joka on nimeltään pre-gamma-pro-GDNF. Se on rakenteeltaan hieman erilainen kuin jo aiemmin tunnettu GDNF-proteiini, pre-alfa-pro-GDNF. Lisäksi olemme tutkineet myös toista aiemmin eristettyä muotoa, pre-beta-pro-GDNF. Jotta uusi proteiinimolekyyli olisi kiinnostava, sen täytyy olla parempi kuin jo tunnettu muoto GDNF-proteiinista.”

Tunnettua alfa-proteiinimuotoa on verrattu beta- ja gamma-proteiinimuotoihin soluviljelmissä ja huomattu se, että beta- ja gamma-muotojen eritystä säädellään. Eritystä säätelee proteiinia tuottavan solun ulkopuolinen stimulaatio. Solu aistii ulkoisen ärsytyksen ja tuottaa proteiinia tarvittavan määrän: enemmän tai vähemmän, riippuen tarpeesta.

”Solu tuottaa proteiinia ja erittää sen solun ulkopuolelle, jossa sen tehtävänä on pitää muita soluja, erityisesti dopamiinisoluja hengissä. Idea on se, että proteiinin eritys solusta ulos on tärkeä vaihe proteiinin tuotossa, koska proteiinin toiminta on solun ulkopuolella. Jos proteiinia ei tuotu ollenkaan tuottavasta solusta, sitä ei ole dopamiinisolujen saatavilla ja ne kuolevat.  Edullista ei ole myöskään liiallinen proteiinin tuottuminen.”

Longan ja Saarman keksinnön arvo perustuu juuri siihen tulokseen, että uuden varianttimuodon eritys solusta ulos on säädeltyä, toisin kuin jo tunnetulla muodolla. Säätelyä ei ole aiemmin tutkittu alfa-muodonkaan osalta ja Lonka on tutkimusryhmineen ensimmäisenä tutkimassa tätä.

”Valmiin proteiinin toimintaa on tutkittu paljon, muttei sen solubiologiaa eli millä tavalla proteiini tuotetaan, miten se tulee ulos ja mitkä ärsykkeet vaikuttavat siihen” Lonka kertoo.

Tutkimus jatkuu

Keksinnöstä valmiiseen lääkkeeseen tai terapiamuotoon eteneminen on Longan mukaan ajallisesti noin kymmenen vuoden prosessi. Laboratoriokokeet löydetyn molekyylin osalta jatkuvat, ensin tehdään soluviljelmillä kokeita. Tutkimusryhmä on tuottanut virukset, joilla infektoidaan soluja, jotka alkavat tuottaa beta- ja gamma-pro-GDNF -proteiineja. Näitä on jo testattu soluviljelmissä, tulevaisuudessa proteiinia voidaan lähteä testaamaan luvallisilla eläinkokeilla. Joko niin, että itse virusta saatetaan aivoihin tai että viruksella infektoidaan soluja, joita laitetaan kapseloituna tuhoutuneille aivoalueille.

Uusia proteiinimuotoja voitaisiin Longan mukaan tulevaisuudessa käyttää nimenomaan geeniterapiassa.

”Geeniterapia menee eteenpäin kovaa vauhtia, geeniterapia-virus -osa-alue on kuuma peruna tällä hetkellä. Uusia sovelluksia on varmasti luvassa lähivuosina.”

Teksti: Risto Alatarvas
Kuvat: Risto Alatarvas ja SXC