Molekulaarisen lääketieteen alaan kuuluva väitöskirja tarkastetaan terveystieteiden tiedekunnassa Kuopion kampuksella.
Mikä on väitöstutkimuksesi aihe? Miksi aihepiiriä on tärkeää tutkia?
Väitöskirjani keskittyy immuunivasteen tarkistuspisteenä toimivan PD1-proteiinin (Programmed Death 1) hyödyntämiseen geeniterapian eri sovelluksissa. Koska monet syöpäsolut pystyvät välttymään immuunipuolustuksen tunnistukselta ilmentämällä PD-1:n ligandeja, tutkimme liukoisten PD-1-proteiinien kykyä estää PD-1-signalointia T-soluissa tavoitteenamme vahvistaa kasvaimeen kohdistuvaa immuunivastetta. Vastakkaisessa lähestymistavassa hyödynsimme PD-1-ligandeja suojataksemme transdusoituja soluja AAV-pohjaiseen viruskuljettimeen kohdistuvilta immuunivasteilta, jotka tavallisesti rajoittavat geeniterapian tehoa ja kestoa sekä voivat vakavammillaan aiheuttaa hengenvaarallisia komplikaatioita.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tulokset tai havainnot?
Liukoisten PD-1-proteiinien (sPD-1) toimintaa selvittäneessä in vitro -tutkimuksessa osoitimme, että yksiketjuiseen Fc-fuusiproteiiniin perustuvat sPD-1-variantit tuottuivat tehokkaimmin ja estivät PD-1-signaloinnin kontrollivasta-aineeseen verrattavalla teholla. Kyseisiä yksiketjuisia Fc-fuusioproteiineja, jotka säilyttävät PD-1:n monomeerisessa muodossa, ei tiedettävästi ole aiemmin käytetty sPD-1-proteiinien tuottamiseen. Sen sijaan aiemmat ratkaisut ovat perustuneet perinteisiin Fc-fuusioproteiineihin, jotka pakottavat PD-1:n dimeeriseen rakenteeseen.
Toisessa osatyössä havaitsimme, että PD-1-ligandien yhteiskuljetus tuki markkerigeenin ilmentymistä hiirissä, joilla oli ennestään vasta-aineita geeniterapiassa kuljettimena käytettyä AAV:tä vastaan. Yllättäen vastaavaa hyötyä ei havaittu AAV:lle altistumattomissa hiirissä. Sen sijaan havaitsimme immuunivasteen toista PD-1-ligandia kohtaan, joka mahdollisesti selittää heikentyneen immunosuppression kyseisissä hiirissä. Tämä on tiedettävästi ollut ensimmäinen tutkimus, jossa on osoitettu PD-1-ligandien hyöty AAV:hen kohdistuvien immuunivasteiden hallinnassa, sillä aiemmat vastaavat tutkimukset ovat keskittyneet siirtogeeniin kohdistuviin immuunivasteisiin.
Miten väitöstutkimuksesi tuloksia voidaan hyödyntää käytännössä?
Immuunivasteen tarkistuspisteen estäjät ovat olleet yksi merkittävimmistä läpimurroista syövän hoidossa. Silti vain osa potilaista hyötyy niistä, ja monet saavat niistä haittavaikutuksia, jotka voivat johtaa jopa kuolemaan. Immunogeeniterapia mahdollistaisi terapeuttisen vasteen kohdistamisen kasvainympäristöön, mikä voisi vähentää systeemisten haittavaikutusten riskiä. Lisäksi viruskuljetin voi toimia neoadjuvanttina vahvistaen immuunivastetta.
Muissa geeniterapiasovelluksissa viruskuljettimeen kohdistuvat immuunivasteet heikentävät hoidon tehoa ja voivat vaarantaa potilaan turvallisuuden. PD-1-ligandien avulla tällaisia haitallisia immuunivasteita voitaisiin mahdollisesti lieventää, mikä voisi parantaa sekä hoidon tehoa että turvallisuutta ja samalla vähentää immunosuppressiivisen lääkityksen tarvetta. Vastaavaa lähestymistapaa voitaisiin tulevaisuudessa soveltaa myös muihin tilanteisiin, joissa immuunivasteen hillitseminen on tarpeen, kuten elinsiirtojen yhteydessä.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tutkimusmenetelmät ja -aineistot?
sPD-1-proteiinien in vitro -tutkimuksessa seuloimme ensin parhaiten tuottuvat ja PD-1-ligandeja tehokkaimmin sitovat variantit, jotka valitsimme jatkokehitykseen adenoviruskuljettimissa. Muokkasimme PD-1-signaloinnin analyysimenetelmää siten, että kohdesolut voitiin transdusoida suoraan tutkittavilla viruskuljettimilla. Näin sPD-1-proteiinit tuotettiin kohdesoluissa, mikä mahdollisti niiden vaikutusten arvioinnin paremmin solujen luonnollista tilannetta vastaavassa ympäristössä.
Tutkimme PD-1-ligandien tehoa sekä AAV:lle altistetuissa että altistumattomissa hiirissä. Käytetyt AAV-kuljettimet kuljettivat joko PD-L1- tai PD-L2-geeniä yhdessä markkerigeenin kanssa, ja niiden vaikutuksia verrattiin pelkkää markkerigeeniä ilmentävään kontrollikuljettimeen. Hiirten AAV-vasta-ainetasoja seurattiin koko kokeen ajan. Lisäksi immuunivasteita arvioitiin tutkimalla immuunisolujen kertymistä käsiteltyyn lihakseen sekä mittaamalla ihmisen PD-1-ligandeja vastaan muodostuneita vasta-aineita.
Väitöskirjatutkimus on suoritettu sekä Itä-Suomen yliopistossa että Ferring Ventures Oy:n alaisuudessa. Tutkimuksessa tarkastellut PD-1-immunomodulaatioteknologiat ovat patenttisuojan piirissä, ja niihin liittyvät patentit ovat Ferring Ventures Oy:n omistuksessa.
Filosofian maisteri Piia Käyhtyn väitöskirja The application of PD-1 and its ligands in immune gene therapy (PD-1:n ja sen ligandien hyödyntäminen immunogeeniterapioissa) tarkastetaan terveystieteiden tiedekunnassa. Vastaväittäjänä toimii professori Varpu Marjomäki Jyväskylän yliopistosta ja kustoksena professori Seppo Ylä-Herttuala Itä-Suomen yliopistosta. Tilaisuus on englanninkielinen.
Väitöskirja (linkki tulossa)