Farmasian alaan kuuluva väitöskirja tarkastetaan terveystieteiden tiedekunnassa Kuopion kampuksella. Tilaisuutta voi seurata myös verkossa.
Mikä on väitöstutkimuksesi aihe? Miksi aihepiiriä on tärkeää tutkia?
Väitöstutkimukseni aihe on silmälääkkeiden vaikutusajan pidentäminen hyödyntämällä molekyylien melaniinisitoutumista tai annostelemalla lääke sidekalvon alle. Lääkeaineiden melaniinisitoutumista tutkittiin uusilla hiilihappoanhydraasi II:n estäjillä silmätippoina annosteltuina. Sidekalvon alaista antoreittiä tutkittiin deksametasoniliuoksella.
Aihetta on tärkeä tutkia, sillä silmäsairauksien hoito paikallisilla silmätipoilla on usein haasteellista silmätippojen huonon biologisen hyötyosuuden sekä lyhyen vaikutusajan vuoksi. Esimerkiksi glaukooman hoidossa silmätippoja annetaan yleensä 1–3 kertaa vuorokaudessa. Tiheä lääkkeen annostelu on monille glaukoomapotilaille vaivalloista ja heikentää lääkehoitoon sitoutumista, minkä vuoksi pitkävaikutteisten lääkehoitojen kehittäminen on tarpeellista.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tulokset tai havainnot?
Väitöstutkimukseni keskeisimmät havainnot olivat, että lääkeaineen vaikutusaikaa silmässä voidaan pidentää huomattavasti hyödyntämällä lääkeainemolekyylin melaniinisitoutumista ja sidekalvon alaisen annon jälkeen lääke saavuttaa terapeuttiset pitoisuudet silmän sisäisissä kudoksissa, kuten iiriksessä, sädekehässä ja verkkokalvossa.
Tutkimustuloksissa merkittävää oli, että selkeä lääkeaineen vasteen pidentyminen vahvasti silmän pigmenttiin sitoutuvalla hiilihappoanhydraasi II:n estäjällä nähtiin kaneilla jo yhden silmätipan annon jälkeen. Vahvasti melaniinisitoutuva uusi molekyyli laski kanien silmänpainetta jopa 14 vuorokauden ajan pigmentoituneissa silmissä, kun taas albiinoeläimillä lääkevaste oli vähemmän kuin kahdeksan tuntia. Aiemmin vastaavia tuloksia on saatu vain silmänsisäisen injektion jälkeen. Molekyylien melaniinisitoutumisen hyödyntämisen lisäksi uutta tutkimuksessa olivat uudet hiilihappoanhydraasi II:n estäjämolekyylit, jotka oli suunniteltu ja syntetisoitu tätä tutkimusta varten sekä kohdekudokseen sitoutuneen ja sitoutumattoman lääkeaineen analysointi farmakokineettisessä in vivo -tutkimuksessa.
Silmätippoina annosteltavan lääkeaineen vasteen pidentyminen noin vuorokaudesta jopa kahteen viikkoon vähentäisi tarvittavia lääkkeenantokertoja huomattavasti. Etenkin glaukooman hoidossa käytetään tällä hetkellä usein useita rinnakkaisia lääkkeitä ja lääkkeiden antotiheys voi olla jopa kolme kertaa vuorokaudessa. Harvempi lääkkeen annostelu todennäköisesti helpottaisi lääkehoitoon sitoutumista ja vähentäisi tiheästä annostelusta johtuvia haittavaikutuksia.
Sidekalvon alaisia injektioita käytetään säännöllisesti klinikassa, mutta tieto lääkeaineiden jakautumisesta silmänsisäisiin kudoksiin on vielä osittain puutteellista. Deksametasoniliuoksella toteutettu tutkimus antoi lisätietoa lääkeainepitoisuuksista silmän kudoksissa sidekalvonalaisen annon jälkeen. Tätä tietoa voidaan hyödyntää muun muassa farmakokineettisten mallien rakentamisessa ja edelleen sidekalvonalaisten hitaasti lääkeainetta vapauttavien valmisteiden suunnittelussa.
Miten väitöstutkimuksesi tuloksia voidaan hyödyntää käytännössä?
Väitöstutkimuksen pohjalta voidaan lähteä suunnittelemaan pitkävaikutteisia lääkeaineita tai lääkeainetta vapauttavia valmisteita silmäsairauksien, etenkin glaukooman, hoitoon hyödyntäen lääkeaineen melaniinisitoutumista, sidekalvonalaista antoreittiä tai näiden molempien yhdistelmää.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tutkimusmenetelmät ja -aineistot?
Keskeinen tavoite oli hyödyntää melaniinisitoutumista uusien hiilihappoanhydraasin II:n estäjien silmänpainetta laskevan vaikutuksen pidentämisessä. Tutkimusryhmässä syntetisoitujen uusien hiilihappoanhydraasi II:n estäjien melaniinisitoutuminen tutkittiin mikroskaalan termoforeesilla. Eläinkokeisiin valittiin kolme molekyyliä erilaisilla melaniinisitoutumisominaisuuksilla (vahva, keskinkertainen ja heikko melaniinisitoutuja). Uusien molekyylien silmänpainetta laskeva vaikutus mitattiin kaneilla silmätippa-annostelun jälkeen. Vahvasti melaniiniin sitoutuvan molekyylin kohdekudokseen sitoutumattoman ja sitoutuneen lääkeaineen pitoisuudet yhden silmätipan annostelun jälkeen määritetiin rotilta eri aikapisteissä käyttäen tritiumleimattua molekyyliä. Farmakokineettinen tutkimus tuki silmänpainekokeessa saatuja tuloksia, sillä molekyyli sitoutui vahvasti pigmentoituneeseen kudokseen ja lääkeaine vapautui kudoksesta tasaisesti säilyttäen riittävät vapaan lääkeaineen pitoisuudet usean päivän ajan yhden silmätipan annostelun jälkeen.
Sidekalvon alaista antoreittiä tutkittiin kaneilla siten, että dekasametasoniliuos injisoitiin bulbaarisen sidekalvon alle ja lääkeaineen jakautuminen kohdekudoksiin määritettiin eristetyistä silmän kudoksista sekä plasmasta massaspektrometrillä. Tutkitut silmän kudokset olivat iiris ja sädekehä, neuraaliretina, etukammioneste ja lasiainen. Tulokset analysoitiin Phoenix WinNonlin -ohjelmalla käyttäen NCA-analyysia, jolloin lääkeaineen pitoisuudet ja eliminaationopeus silmän kudoksissa saatiin määritettyä. Analyysin perusteella laskettiin myös lääkeaineen biologinen hyötyosuus lasiaisessa ja etukammionesteessä sidekalvon alaisen annostelun jälkeen.
Väitöskirjatutkimus tehtiin professori Arto Urtin silmälääketutkimusryhmässä.
Proviisori Annika Valtarin väitöskirja Melanin binding and subconjunctival administration in ocular drug delivery: studies on long-acting carbonic anhydrase II inhibitors and dexamethasone (Melaniinisitoutuminen ja sidekalvon alainen lääkkeen annostelu: tutkimuksia pitkävaikutteisilla hiilihappoanhydraasi II:n estäjillä ja deksametasonilla) tarkastetaan terveystieteiden tiedekunnassa. Vastaväittäjänä toimii apulaisprofessori Silvia Pescina Parman yliopistosta ja kustoksena professori Arto Urtti Itä-Suomen yliopistosta. Tilaisuus on englanninkielinen.
Väitöstilaisuus
Lisätietoja:
Proviisori Annika Valtari, annika.valtari@uef.fi, https://uefconnect.uef.fi/henkilo/annika.valtari/
