Farmaseuttisen kemian alaan kuuluva väitöskirja tarkastetaan terveystieteiden tiedekunnassa Kuopion kampuksella.
Mikä on väitöstutkimuksesi aihe? Miksi aihepiiriä on tärkeää tutkia?
Väitöstutkimukseni keskittyi selvittämään LAT1-aminoppokuljetinproteiinin hyödynnettävyyttä lääkeaineiden kohdennuksessa. LAT1 yli-ilmentyy veriaivoesteellä ja useissa syöpäsoluissa, ja kykenee kuljettamaan myös aminohappojen kaltaisia lääkeaineita. Keskushermostoon vaikuttavien lääkkeiden on läpäistävä veriaivoeste ennen kuin ne pääsevät kohteeseensa. Syöpien hoidoissa käytettävien sytotoksisten lääkkeiden haasteena ovat niiden huono pääsy kasvaimiin sekä niiden vaikutusmekanismista johtuvat sivuvaikutukset muualla elimistössä. LAT1:n avulla voidaan pyrkiä kohdentamaan lääkeaineita näihin vaikeasti saavutettaviin kohteisiin; onnistuneen kohdennuksen seurauksena lääkehoitojen teho ja turvallisuus paranisivat. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli tutkia LAT1-välitteistä kuljetusta ja selvittää niitä kemiallisia rakenteita, jotka mahdollistavat tehokkaan LAT1-välitteisen kuljetuksen. Tämä tieto auttaisi jatkossa keskushermostoon ja syöpäoluihin kohdentuvien lääkeaineiden suunnittelua.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tulokset tai havainnot?
Väitöstutkimuksessa kartoitettiin ihmisen rintasyöpäsolulinjan (MCF7) sopivuutta LAT1-välitteisen kuljetuksen tutkimiseen ja kehitettiin menetelmiä LAT1-välitteisen kuljetuksen määrittämiseksi. Havaittiin, että kartoitetulla MCF7-syöpäsolulinjalla on mahdollista testata erilaisten molekyylien kuljetinproteiinivälitteistä soluun kulkeutumista. Tutkimuksessa kehitetyt menetelmät mahdollistavat LAT1-välitteisen kuljetuksen määrittämisen ja erottelun mahdollisista muista kuljetusprosesseista. Näitä menetelmiä voidaan käyttää laajemminkin eri yhdisteiden LAT1-aktiivisuuden määrittämisessä tulevaisuudessa.
Tutkimuksessa onnistuttiin osoittamaan, että LAT1:een voi sitoutua ja sen kautta kulkeutua erikokoisia ja erilaisia molekyylirakenteita omaavia molekyylejä. Tämä kuitenkin edellyttää, että ne vuorovaikuttavat LAT1-kuljetinproteiinin tiettyjen aminohappojen kanssa. Siten väitöstutkimuksen tulokset lisäävät nykyistä tietämystä koko LAT1-välitteisestä kuljetusprosessista.
Miten väitöstutkimuksesi tuloksia voidaan hyödyntää käytännössä?
Väitöstutkimukseni tuloksia voidaan tulevaisuudessa hyödyntää LAT1:n avulla kohdentuviksi suunniteltujen lääkeainemolekyylien kehityksessä. Tulokset tuovat lisätietoa niistä molekyylirakenteista, jotka mahdollistavat tehokkaan LAT1-välitteisen kuljetuksen, sekä itse LAT1-kuljetinproteiinista ja niistä avainkohdista ja vuorovaikutuksista, joihin lääkeainesuunnittelussa tulisi erityisesti keskittyä. Tutkimuksessa kehitetyt menetelmät mahdollistavat jatkossa LAT1-välitteisen kulkeutumisen määrittämisen ja analysoinnin esimerkiksi solunäytteistä. Tällaiset in vitro -menetelmät ovat nopea ja eettinen tapa tutkia suuriakin joukkoja erilaisia molekyylejä. Molekyylien testaus voidaan toteuttaa solulaboratoriossa isoina ja nopeasti tehtävinä koesarjoina, eikä eläinkokeita tarvita vielä tässä vaiheessa lääkekehitystä.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tutkimusmenetelmät ja -aineistot?
Väitöstutkimuksessani käytettiin erilaisia farmasian alan in vitro -menetelmiä sekä nestekromatografisia ja massaspektrometrisiä analyysimenetelmiä. Solumallina käytettiin ihmisen rintasyöpäsoluja (MCF7). MCF7-solulinjan avulla vertailimme tutkimukseen valittujen molekyylien kuljetinproteiinivälitteistä kulkeutumista soluihin sekä LAT1:n osuutta kokonaiskulkeutumisesta. Molekyylien soluihin kulkeutunut osuus määritettiin massaspektrometrisillä analyysimenetelmillä. Lisäksi LAT1:n kuljetusprosessia ja kuljetukseen liittyviä proteiinin avainkohtia tutkittiin tietokoneavusteisen lääkeainesuunnittelun keinoin.
Väitöstutkimukseni tehtiin farmasian laitoksella kuljetinproteiini-välitteisen lääkeaineiden kohdentamisen tutkimusryhmässä ja aihiolääketutkimusryhmässä. Tutkimuksen aikana tehtiin yhteistyötä farmasian laitoksella sekä Floridan yliopiston kanssa. Väitöstutkimuksessa kehitettyjä menetelmiä käytetään tutkimusryhmässä edelleen, ja se on ollut pohjustamassa monia onnistuneita jatkoprojekteja ryhmässä.
Proviisori Jussi Kärkkäisen väitöskirja An in vitro approach to explore molecular characteristics supporting LAT1-mediated transport (LAT1-välitteisen kuljetuksen mahdollistavien molekyyliominaisuuksien karakterisointi in vitro -menetelmillä) tarkastetaan terveystieteiden tiedekunnassa. Vastaväittäjänä toimii Helsingin yliopiston ja Åbo Akademin professori Tapani Viitala ja kustoksena apulaisprofessori Kristiina Huttunen Itä-Suomen yliopistosta.
Lisätietoja:
Proviisori Jussi Kärkkäinen, [email protected], 0504993955
