Takaisin

Kuljetinproteiinit ja melaniinipigmentti vaikuttavat lääkeaineiden jakaantumiseen verkkokalvon pigmenttiepiteelisoluissa

Väitös farmasian alalta

Väittelijä: proviisori Laura Hellinen

Aika ja paikka: 19.8.2017 klo 12 alkaen, Medistudian auditorio MS302, Kuopion kampus

Väitöstilaisuuden kieli: englanti

Proviisori Laura Hellisen väitöstutkimus osoitti, että solukalvolla sijaitsevat kuljetinproteiinit voivat alentaa lääkeainealtistusta silmän takaosan RPE-soluissa merkittävästi.

Hellinen selvitti väitöstutkimuksessaan verkkokalvon pigmenttiepiteelin (RPE:n) pinnalla olevien kuljetinproteiinien vaikutusta solun sisäiseen lääkeainealtistukseen. Tutkimuksessa mitattiin useiden lääkeaineita kuljettavien proteiinien määrät RPE-solujen solukalvoilta. Lisäksi selvitettiin lääkeaineiden sitoutumista RPE-solujen sisällä olevaan melaniinipigmenttiin, sekä kehitettiin menetelmä, jolla RPE-soluista voidaan eristää melaniinia sisältäviä soluorganelleja, melanosomeja.

RPE on tärkeä lääkehoidon kohde

RPE-solukerros sijaitsee silmän takaosassa verkkokalvon ja suonikalvon välissä. RPE on osa veri-retina-estettä, jolla on samankaltaisuuksia veri-aivoesteen kanssa. RPE-solut rajoittavat lääkeaineiden kulkeutumista verenkierrosta silmään, mutta ne ovat myös tärkeä lääkehoidon kohde, sillä ne vahingoittuvat monissa silmäsairauksissa, kuten verkkokalvon ikärappeumassa. Väestön ikääntyessä näiden näköaistia vahingoittavien sairauksien odotetaan lisääntyvän räjähdysmäisesti. Kaikkiin verkkokalvon sairauksiin ei kuitenkaan tällä hetkellä ole tehokasta hoitoa – noin 90 prosenttia verkkokalvon ikärappeumaa sairastavista potilaista kärsii sairauden kuivasta muodosta, johon ei tällä hetkellä ole hoitoa. Verkkokalvon ikärappeumaa sairastavia potilaita on Suomessa noin 100 000, ja maailmanlaajuisesti määrän on arvioitu olevan noin 200 miljoonaa vuoteen 2020 mennessä.

Lääkeaineet sitoutuvat melaniinipigmenttiin

Silmässä melaniinipigmenttiä sisältäviä kudoksia ovat iiris, suonikalvo ja RPE. Melaniinin tiedetään sitovan monia lääkeaineita, mikä voi johtaa pidentyneeseen lääkevasteeseen pigmentoituneissa kudoksissa. Pitkävaikutteinen lääkealtistus silmänpohjassa olisi hyödyllistä muun muassa verkkokalvon ikärappeumassa, joten melaniinisitoutuminen on potentiaalinen lääkeaineiden kohdentamiskeino silmälääkinnässä. Väitöskirjatyössä määritettiin 33:n kliinisessä käytössä olevan lääkeaineen melaniinisitoutuminen, ja tutkitut lääkeaineet luokiteltiin melaniinisitoutumisen mukaan vähän, keskimääräisesti ja paljon sitoutuviin. Valtaosa tutkituista lääkeaineista sitoutui pigmenttiin. Melaniinisitoutumisella ja plasman proteiineihin sitoutumisella ei havaittu olevan yhteyttä.

RPE:n pinnalla olevat kuljetinproteiinit voivat alentaa solujen sisäistä lääkeainealtistusta merkittävästi

Aiemman tutkimustiedon perusteella RPE-solujen pinnalla esiintyy monia kuljetinproteiineja, jotka voivat kuljettaa lääkeaineita solujen sisälle tai soluista ulos. Näillä kuljetinproteiineilla on havaittu muissa kudoksissa olevan tärkeä rooli lääkeaineiden jakaantumisessa. Aiemmat RPE:n kuljetinproteiineihin liittyvät tutkimukset ovat kuitenkin olleet luonteeltaan hajanaisia, eikä kuljetinproteiinien tarkkaa määrää RPE:ssa tiedetä. Tämän vuoksi niiden vaikutusten ennustaminen on vaikeaa. Väitöskirjatyössä käytettiin kahta eri RPE-solumallia, joiden solukalvot eristettiin, ja kuljetinproteiinien määrät solukalvoilla mitattiin massaspektrometrilla. Työssä eristettiin myös solujen apikaaliset eli verkkokalvoa vasten olevat ja basolateraaliset  eli suonikalvoa vasten olevat solukalvot erikseen, jotta kuljetinproteiinien sijainnista saataisiin uutta tietoa.

Tutkimuksessa havaittiin, että monilääkeresistenssiin liittyvät MRP-proteiinit ovat todennäköisimmin vastuussa RPE-soluista ulospäin tapahtuvasta aktiivisesta kuljetuksesta, effluksista. Valtaosa havaituista kuljetinproteiineista esiintyi solukerroksen molemmilla puolilla. Kineettiset simulaatiot osoittivat, että lääkeaineita RPE-soluista ulos kuljettavat proteiinit voivat alentaa lääkeainealtistusta merkittävästi estäen lääkeaineen pääsyn solunsisäiseen kohteeseensa.

Tulosten perusteella lääkekehityksessä tulisi välttää effluksiproteiineihin sitoutuvia aineita, kun lääkkeitä suunnitellaan kohdistettavaksi RPE-soluihin. Mikäli systeemisellä annostelulla pyritään kohdentamaan lääkeaineita silmän pigmentoituneisiin kudoksiin, tulisi lääkeaineiden ensisijaisesti olla alhaisesti plasman proteiineihin sitoutuvia ja keskimääräisesti tai paljon melaniiniin sitoutuvia.

Proviisori Laura Hellisen väitöskirja Melanin Binding and Drug Transporters in the Retinal Pigment Epithelium: Insights into Retinal Drug Delivery (Melaniinisitoutumisen ja kuljetinproteiinien rooli verkkokalvon pigmenttiepiteelissä: näkökulmia lääkeaineiden kohdentamiseen verkkokalvolle) tarkastetaan Itä-Suomen yliopiston terveystieteiden tiedekunnassa. Vastaväittäjänä toimii tohtori Sibylle Neuhoff (Simcyp), ja kustoksena professori Arto Urtti Itä-Suomen yliopistosta.

Laura Hellinen on syntynyt vuonna 1989 Lapualla ja asuu nykyisin Kuopiossa. Hän on suorittanut ylioppilastutkinnon vuonna 2008 Seinäjoen lukiossa sekä farmaseutin tutkinnon vuonna 2011 ja proviisorin tutkinnon vuonna 2013 Itä-Suomen yliopistossa. Hän on työskennellyt vuodesta 2013 alkaen nuorempana tutkijana Itä-Suomen yliopiston farmasian laitoksella.

Väittelijän painolaatuinen kuva on osoitteessa https://kuvapankki.uef.fi/A/UEF+kuvahakemisto/11600?encoding=UTF-8