Itä-Suomen yliopistossa on kehitetty kaksi uutta silmälääketutkimusta tukevaa solumallia. Uudet solumallit ovat jatkuvakasvuisia verkkokalvon pigmenttiepiteelisoluja, joilla on nykyisin lääketeollisuudessa ja tutkimuksessa käytettyihin solumalleihin verrattuna selkeitä etuja. Solumallit kehitettiin farmasian laitoksella, professori Arto Urtin johtamassa silmälääketutkimusryhmässä.
Verkkokalvon pigmenttiepiteeli sijaitsee silmän takaosassa verkkokalvon ja verenkierron välissä. Pigmenttiepiteelin solut ovat keskeisiä muun muassa verkkokalvon ikärappeumassa, joten ne ovat kiinnostava lääkehoidon kohde. Pigmenttiepiteeli myös säätelee lääkeaineiden pääsyä verenkierrosta silmään ja silmästä verenkiertoon, joten tämä solutyyppi on silmän lääkeainetutkimuksessa keskeisen tärkeä.
Aikaisempien verkkokalvon pigmenttiepiteelin solulinjojen ongelma on ollut se, että viljellyiltä soluilta puuttuu pigmentti ja veri-verkkokalvoesteen muodostava tiivis solurakenne.
Soluille voi syöttää lääkeaineita sitovaa pigmenttiä
Verkkokalvon pigmenttiepiteelille (RPE) on ominaista voimakas pigmentaatio. Monet lääkeaineet sitoutuvat solujen pigmenttiin ja voivat siten kertyä näihin soluihin. Uusi solumalli antaa mahdollisuudet tutkia tätä kertymistä entistä paremmin.
Uudessa solumallissa pigmentoitumattomia RPE-soluja voidaan uudelleen pigmentoida syöttämällä niille melaniinipigmenttiä. Tutkimustulokset julkaistiin syyskuun lopussa Scientific Reports -lehdessä.
– Uudelleen pigmentointi onnistuu viljeltyjen RPE-solujen luontaisesti aktiivisen fagosytoosin eli solusyönnin ansiosta. Käytimme solujen pigmentoinnissa eläviä, melaniinipigmenttiä sisältäviä soluelimiä, melanosomeja, emmekä pelkkää pigmenttiä. Tutkimusryhmämme kehitti jo aikaisemmin elävien melanosomien eristysmenetelmän. Tässä tutkimuksessa osoitimme, että isäntäsolu hyväksyy siirretyt melanosomit osaksi solukoneistoa eikä hävitä niitä, tutkijatohtori Mika Reinisalo kertoo.
Nyt julkaistussa artikkelissa kuvattiin myös eri lääkeaineiden kertymistä pigmentoituneisiin soluihin. Tulokset osoittivat, että valtaosa vahvasti melaniinipigmenttiin sitoutuneista lääkeaineista päätyi solujen melanosomeihin, kun taas heikoista sitoutujista vain pieni osuus kertyi soluihin.
– Käyttämällä pigmentoitumattomia soluja verrokkeina pystyimme määrittämään, kuinka suuri osuus soluille annostellusta lääkeaineesta päätyy melanosomeihin. Seuraava kysymys on, kuinka pitkäksi aikaa lääkeaineet voivat kertyä kehon pigmentoituneisiin soluihin ja onko siitä mahdollisesti jotain haittaa. Toisaalta lääkeaineen kertyminen pigmentoituihin soluihin voi mahdollistaa lääkeaineiden kohdentamisen tiettyihin kudoksiin.
Uusi solumalli muodostaa todenmukaisemman veri-verkkokalvoesteen
Verkkokalvon pigmenttiepiteelisolut myös muodostavat silmässä tiiviin veri-verkkokalvoesteen, joka suojaa silmää verenkierrossa kulkevilta vierasaineilta. Tällä solukerroksella on silmän lääkehoidon kannalta hyvin keskeinen rooli, sillä se säätelee sekä lääkeaineiden pääsyä silmään että poistumista silmästä. Aikaisemmin käytettyjen solumallien muodostama epiteelikerros ei ole tiivis, minkä vuoksi lääkeaineet kulkeutuvat sen läpi liian nopeasti. Tämä antaa virheellisen käsityksen lääkeaineiden silmään kulkeutumisesta potilailla.
Sama tutkimusryhmä esitteli Pharmaceutics-lehdessä hiljattain julkaistussa artikkelissa RPE-soluviljelmästä spontaanisti muuntuneen, uuden RPE-solukannan, joka muodostaa tiiviin epiteelikerroksen sekä muistuttaa todellista pigmenttiepiteelikerrosta silmässä. – Solupopulaatio nimettiin solut löytäneen erikoislaboratoriomestari Lea Pirskasen mukaan LEPI-soluiksi. Päätimme tutkia näitä soluja tarkemmin, ja huomasimme, että aikaisemmin käytettyihin solumalleihin verrattuna LEPI-solut erilaistuvat paremmin ja muodostavat tiiviimmän ja todenmukaisemman esteen lääkeaineiden kulkeutumiselle, tutkijatohtori Laura Hellinen kertoo.
Molemmat solumallit ovat hyödyllisiä välineitä silmälääkkeiden kehitystyössä ja niiden avulla voidaan myös vähentää eläinkokeita.
Tutkimusta rahoittivat Suomen Akatemia ja Suomen Kulttuurirahasto.
Lisätietoja: Mika Reinisalo, Itä-Suomen yliopisto, farmasian laitos, mika.reinisalo (a) uef.fi
Farmasian silmälääketutkimusryhmä:
Tutkimusartikkelit:
Hellinen Laura, Hagström Marja, Knuutila Heidi, Ruponen Marika, Urtti Arto and Reinisalo Mika. Characterization of artificially re-pigmented ARPE-19 retinal pigment epithelial cell model. Scientific Reports, vol. 9, Article number: 13761 (2019).
https://www.nature.com/articles/s41598-019-50324-8
Hellinen Laura, Pirskanen Lea, Tengvall-Unadike Unni, Urtti Arto and Reinisalo Mika. Retinal pigment epithelial cell line with fast differentiation and improved barrier properties. Pharmaceutics 2019, 11(8), 412.
https://doi.org/10.3390/pharmaceutics11080412
Pelkonen Laura, Reinisalo Mika, Morin-Picardat Emmanuelle, Kidron Heidi and Urtti Arto. Isolation of Intact and Functional Melanosomes from the Retinal Pigment Epithelium. Plos ONE 2016, 11(8): e0160352.
https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0160352
