Juuri julkaistun Itä-Suomen yliopiston tutkimuksen mukaan lääkeaineiden kulkeutumista aivojen eri soluihin voidaan parantaa aivoissa luonnostaan esiintyvän LAT1-kuljetinproteiinin avulla. Jos lääkeaineista valmistetaan aihiolääkkeitä, jotka hyödyntävät väliaikaisesti LAT1-proteiinia ja vapauttavat aktiivisesti vaikuttavan lääkeaineen soluun päästyään, voidaan saavuttaa moninkertaisia lääkeainepitoisuuksia verrattuna lääkeaineisiin, jotka eivät hyödynnä LAT1:tä. Tämä on erityisen tärkeää, jos lääkeaineen kohdeproteiini sijaitsee solun sisällä. Aihetta käsittelevä tutkimus julkaistiin Scientific Reports -lehdessä syyskuun alussa.
Veri-aivoeste säätelee tarkoin kaikkien aineiden kulkua verenkierrosta aivoihin. Sen tarkoituksena on suojella keskushermostoa haitallisilta aineilta ja samalla mahdollistaa ravintoaineiden, kuten sokerin, veden ja hapen tarvittavan saanti. Tämän vuoksi suurin osa lääkeaineista, joiden vaikutuskohteet ovat keskushermostossa, eivät läpäise veri-aivoestettä hoidon tehon kannalta riittävissä määrin. Tärkeät ravintoaineet kulkeutuvat keskushermostoon erilaisten kuljetinproteiinien avulla, joita veri-aivoesteessä on useita.
Dosentti Kristiina Huttusen tutkimusryhmä farmasian laitoksella on jo pitkään tutkinut L-tyypin aminohappo-kuljetinproteiinia 1 (LAT1) ja osoittanut sen hyödynnettävyyden lääkeaineiden paremmassa kulkeutumisessa veri-aivoesteen yli. LAT1:tä esiintyy aivoissa suhteellisesti enemmän kuin missään muussa terveessä kudoksessa. Nyt julkaistussa tutkimuksessa Huttusen ryhmä puolestaan selvitti LAT1:n hyödynnettävyyttä aivojen eri soluissa siinä vaiheessa, kun lääkeaineet ovat jo läpäisseet veri-aivoesteen.
Tutkimuksessa todistettiin ensimmäistä kertaa, että toiminnallinen LAT1-proteiini sijaitsee niin hermosolujen kuin aivojen tukisoluina toimivien astrosyyttien ja mikrogliojen pinnalla. Sen lisäksi tutkimuksessa todettiin, että useat aineet, kuten tulehduskipulääke ketoprofeeni ja luonnon antioksidantti ferulihappo, kulkeutuvat tehokkaammin näihin soluihin LAT1:tä hyödyntävinä aihiolääkkeinä. Sama lopputulos saavutettiin myös astrosyyteillä, jotka ilmensivät Alzheimerin taudin piirteitä.
– Pystyimme myös tunnistamaan aihiolääkkeiden rakenteellisia ominaisuuksia, jotka voisivat mahdollistaa niiden kohdentumisen solutyyppikohtaisesti, kertoo tutkimusartikkelin ensimmäinen kirjoittaja, tutkija Johanna Huttunen.
Tulosten valossa LAT1-kuljetinproteiinia hyödyntävien aihiolääkkeiden avulla on mahdollista saavuttaa hoitovasteen kannalta riittäviä pitoisuuksia myös sairaiden aivojen soluissa, mikä on ollut yksi suurimmista haasteista keskushermostoon suunnattujen lääkkeiden kehitystyössä. Dosentti Kristiina Huttusen mukaan parempaan keskushermostosairauksien lääkehoitoon päästään vain kun lääkeaineiden kulkeutuminen elimistössä sekä aivoissa otetaan huomioon jo lääkeainekehityksen varhaisessa vaiheissa, lääkeaineiden rakenteita suunniteltaessa.
Tutkimusta rahoittivat muun muassa Suomen Akatemia ja Sigrid Juseliuksen säätiö.
Lisätietoja:
Kristiina Huttunen, dosentti, Itä-Suomen yliopisto, farmasian laitos, Kuopio, p. 040-7440117, kristiina.huttunen (a) uef.fi
Tutkimusartikkeli:
Huttunen, J.; Peltokangas, S.; Gynther, M.; Natunen, T.; Hiltunen, M.; Auriola, S.; Ruponen, M.; Vellonen, K.-S.; Huttunen, K. M. L-Type Amino Acid Transporter 1 (LAT1/Lat1)- Utilizing Prodrugs Can Improve the Delivery of Drugs into Neurons, Astrocytes and Microglia. Scientific Reports, 2019, 9(1): 12860-12872. https://doi.org/10.1038/s41598-019-49009-z