Molekulaarisen lääketieteen alaan kuuluva väitöskirja tarkastetaan terveystieteiden tiedekunnassa Kuopion kampuksella.
Mikä on väitöstutkimuksesi aihe? Miksi aihepiiriä on tärkeää tutkia?
Silmän haitallinen uudissuonittuminen on mukana monissa näköä uhkaavissa ja sokeuteen johtavissa sairauksissa, kuten silmänpohjan ikärappeumassa ja diabeettisessa retinopatiassa. Uudissuonittumisen tärkein tekijä on verisuonten endoteelikasvutekijä (VEGF) ja VEGF-estäjät ovatkin mullistaneet uudissuonitusta aiheuttavien silmäsairauksien hoidon. Hoito VEGF-estäjillä kuitenkin vaatii useita annostelukertoja silmän lasiaiseen, mikä on rasite potilaalle ja yhteiskunnalle. Täten tarvitaan uusia hoitomuotoja.
Geeniterapian avulla voidaan tuottaa pitkävaikutteisempia hoitomuotoja silmän haitallisen uudissuonittumisen estämiseksi. Geeniterapian onnistuminen perustuu turvalliseen ja tehokkaaseen geenien kuljetukseen ja siirtogeenin ilmentymiseen kohdesoluissa mahdollisimman vähäisin haittavaikutuksin. Väitöskirjan tavoitteena oli tutkia geeninkuljettimena käytettävän adenoassosioidun viruksen (AAV) turvallisuutta, tehokkuutta, taipumusta asettautua tiettyihin kudoksiin ja biodistribuutiota silmään annostelun jälkeen. Lisäksi tavoitteena oli kehittää uudenlaista geeniterapiaa silmän haitallisen uudissuonittumisen estämiseksi.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tulokset tai havainnot?
Tuloksista ilmeni, että geeninkuljettimena käytettävä AAV serotyyppi 2 (AAV2) annosteltuna lasiaiseen tai verkkokalvon alle vaikuttaisi olevan parempi vaihtoehto silmän geeniterapiassa kuin AAV9. AAV9 transdusoi tehokkaammin hiiren silmän verkkokalvon soluja kuin AAV2, mutta samalla se aiheutti laajemman siirtogeenin ilmenemisen ja virusvektorin biodistribuution ei-kohde kudoksissa.
Väitöskirjassa myös havaittiin, että uudenlainen AAV2-välitteinen geeniterapia, joka ilmentää liukoista sVEGFR-2-Fc-fuusioproteiinia, estää tehokkaasti uudissuonimuodostusta hiiren silmässä. Lisäksi sen huomattiin estävän uudissuonimuodostusta merkittävästi pidempään kuin potilaiden hoidossa käytettävä anti-VEGF-lääke, aflibercepti.
Tutkimuksessa selvitettiin myös lasiaiseen annosteltavan AAV-välitteisen geeniterapian pitkäaikaista vaikutusta hiiren silmässä. Tuloksista ilmeni, että transduktiotehokkuus oli verrannollinen injektiosta kuluneeseen aikaan. Lisäksi huomattiin tulehdussolujen kerääntymistä etenkin suuremmilla virusvektori annoksilla aikaisemmissa aikapisteissä. Myöhemmissä aikapisteissä ja pienemmillä virusvektoriannoksilla tulehdussoluja oli vähemmän.
Miten väitöstutkimuksesi tuloksia voidaan hyödyntää käytännössä?
Tulokset tarjoavat uutta tietoa AAV-välitteisen geeniterapian lyhytaikaisesta ja pitkäaikaisesta vaikutuksesta silmässä. Lisäksi tuloksia voidaan hyödyntää uusien pitkävaikutteisempien hoitomuotojen kehittämisessä silmän haitalliseen uudissuonimuodostukseen.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tutkimusmenetelmät ja -aineistot?
Ensimmäisessä osatyössä verrattiin AAV2-EGFP:n ja AAV9-EGFP:n transduktiotehokkuutta, tropismia, biodistribuutiota ja turvallisuutta hiiren silmässä. Virusvektorit injektoitiin lasiaiseen tai verkkokalvon alle ja verkkokalvon sähköistä toimintaa tutkittiin elektroretinografian avulla. Kolmannessa osatyössä tutkittiin lyhyt- ja pitkäaikaista siirtogeenin ilmenemistä, tropismia, biodistribuutiota ja turvallisuutta AAV2-EGFP- ja AAV2-sVEGFR-2-Fc -lasiaisinjektion jälkeen. Kokeessa verrattiin kahta eri virusvektoriannosta. Silmistä mitattiin painetta ja verkkokalvon valokerroskuvaus suoritettiin eri aikapisteissä. Molemmissa tutkimuksissa kudosnäytteistä tutkittiin virusvektorin biodistribuutiota qPCR-menetelmällä ja siirtogeenin ilmenemistä immunohistologisilla värjäyksillä. Lisäksi kolmannessa osatyössä verrattiin sVEGFR-2-Fc-proteiinin ilmenemistä silmässä entsyymivälitteisen immunosorbenttimäärityksen avulla ja systeemistä haittavaikutusta verinäytteistä eri aikapisteissä.
Toisessa osatyössä selvitettiin, pystyykö AAV2-sVEGFR-2-Fc-lasiaisinjektio estämään silmän haitallista uudissuonitusta laserilla aikaansaadun suonikalvon uudissuonituksen hiirimallissa. AAV2-sVEGFR-2-Fc:n toimivuutta tutkittiin aluksi solumalleilla. Lasiaisinjektion turvallisuutta ja tehokkuutta tutkittiin eri kuvantamismenetelmillä, kuten verkkokalvon valokerroskuvauksen ja fluoreskeiiniangiografian avulla. Silmänäytteistä tutkittiin sVEGFR-2-Fc-proteiinin ilmenemistä entsyymivälitteisen immunosorbenttimäärityksen ja tulehdusta ja transgeenin ilmenemistä immunohistologisten värjäysten avulla.
Filosofian maisteri Sanna Koposen väitöskirja AAV-mediated gene therapy for ocular neovascularization – Safety and efficacy studies in mice (AAV-välitteinen geeniterapia silmän haitalliseen uudissuonimuodostukseen. Turvallisuus- ja tehokkuustutkimukset hiirillä) tarkastetaan terveystieteiden tiedekunnassa. Vastaväittäjänä toimii professori Hannu Uusitalo Tampereen yliopistosta ja kustoksena professori Seppo Ylä-Herttuala Itä-Suomen yliopistosta.
Lisätietoja:
FM Sanna Koponen, sanna.k.koponen@uef.fi, https://uefconnect.uef.fi/henkilo/sanna.koponen/
