Posts

Posted on

Leukemiatutkimus etenee vauhdilla – uusia mutaatioita ja potentiaalisia hoidon kohteita

Solunsisäinen viestintä säätelee geenien luentaa ja näin mm. solujen erilaistumista, jakautumisaktiivisuutta ja kuolemaa. Leukemiassa mm. PI3K-AKT ja STAT välitteiset signaalireitit säätelevät kasvua lisääviä ominaisuuksia ja solukuolemaa estäviä mekanismeja. Eräät leukemiat voivat myös aiheuttaa immuunivälitteistä sytopeniaa ja muita autoimmuunisairauksia. Uuden sukupolven sekvensointimenetelmät (NGS) ovat osoittautuneet erityisen hyödyllisiksi tutkittaessa leukemioiden somaattisia mutaatioita, joita on mahdollista käyttää täsmähoidon kohteina. Satu Mustjoen johtama ryhmä julkaisi viime vuonna työn (Koskela ym. N Engl J Med. 2012 May 17;366(20):1905-13), jossa hyödynnettiin NGS teknologiaa ja havaittiin STAT3 mutaatioita 40%:ssa (31/77) tapauksista tietyssä T-soluleukemian alatyypissä (T-cell large granular lymphocytic leukemia, T-LGL). Kaikki mutaatiot osuivat kohtaan (SH2 domein), joka on vastuussa tämän signaalimolekyylin dimerisaatiosta ja aktivaatiosta. STAT3 mutatoituneilla potilailla oli enemmän sytopeniaa (neutropeniaa) ja nivelreumaa kuin ei-mutatoituneita, vahvistaen näin löydön kliinistä merkitystä. Jerez ym. (Blood. 2012 Oct 11;120(15):3048-57) julkaisivat kunnioitusta herättävän laajan materiaalin tästä harvinaisesta leukemian alatyypistä, jossa STAT3 SH2 alueen mutaatioita löytyi 28%:ssa (33/120) T-LGL taudissa ja 30%:ssa (15/50) saman taudin NK-solu alatyyppiä (NK-LGL). Myös tässä työssä oli vahva panostus em. Suomalaisen työryhmän osalta. STAT proteiinien rooli on saanut lisävahvistusta Mustjoen ryhmän työn ansiosta LGL taudissa. STAT3 mutaationegatiivisia LGL näytteitä tutkittaessa löytyi mutaatioita STAT5b geenistä, jotka jälleen paikantuivat SH2 alueelle aktivoiden tämän signaalivälittäjän (Rajala ym. Blood. 2013 May 30;121(22):4541-50). Mutaatio on harvinainen (2%), mutta taudin kulku erityisen aggressiivinen. Mutatoituneiden STAT proteiinien merkitys näiden leukemioiden kantasoluissa, taudin progressiossa ja mahdollisina hoidon kohteina on aktiivisen tutkimuksen kohteena (Rajala ja Mustjoki. Oncotarget. 2013 Jun;4(6):808-9).

Rajala HL, Mustjoki S. STAT5b in LGL leukemia – a novel therapeutic target?
Oncotarget. 2013 Jun;4(6):808-9.

Rajala HL, Eldfors S, Kuusanmäki H, van Adrichem AJ, Olson T, Lagström S, Andersson EI, Jerez A, Clemente MJ, Yan Y, Zhang D, Awwad A, Ellonen P, Kallioniemi O, Wennerberg K, Porkka K, Maciejewski JP, Loughran TP Jr, Heckman C, Mustjoki S. Discovery of somatic STAT5b mutations in large granular lymphocytic leukemia. Blood. 2013 May 30;121(22):4541-50.

Posted on

Skitsofrenian syihin valoa Koillis-Lapin suunnalta

Skitsofrenialla tiedetään olevan perinnöllistä taustaa, mutta taudin syntymekanismit ovat vielä pääosin tuntemattomia. Aarno Palotien vetämä tutkimusryhmä käytti hyväkseen sitä tietoa, että skitsofrenia ja hermostonkehityksen viivästymä on erityisen rikastunut Suomen Koillis-Lapissa, ja se esiintyi perheittäin.  Vuosikymmenien aikana kerättyjen sukujen näytteistä etsittiin sellaisia geenialueita, jotka sairailla esiintyisivät useammin kuin terveillä.

Ryhmä onnistui osoittamaan,että Koillis-Lappiin rikastunut skitsofrenia, johon osalla kantajista liittyy myös hermostonkehityksen viivästymä, assosioituu kromosomin 22 suureen puutokseen, deleetioon. Tällä alueella sijaitsee topoisomeraasi-3B geeni (TOP3B), jonka ilmentyminen havaittiin laskeneeksi geenimuutoksen kantajilla. Tutkijat osoittivat että TOP3B on uusi skitsofrenian riskigeeni.

DNA on kaksoiskierteinen molekyyli. Sitä kahdentaessa tai geenejä luettaessa kierre avataan helikaasi-proteiinien toimesta, mutta silloin kierteeseen syntyy erityistä jännitettä, kuten kierrettyyn kumilenkkiin, jota avataan keskeltä. DNA:n topoisomeraasien tehtävänä on vähentää näitä DNA:han syntyneitä jännitteitä. Tutkijaryhmä osoitti kuitenkin yllättäen, että TOP3B DNA-topoisomeraasi  toimiikin läheisessä yhteydessä RNA:han sitoutuvien proteiinien kanssa, jotka kompleksina liittyvät sekä geenien luentaan että proteiinien tuotantoon. TOP3B:n rooli keskushermostossa on viime aikoina korostunut, sillä yksittäisillä skitsofrenia- tai autismipotilailla, on löytynyt tässä geenissä ns. de novo mutaatioita, jotka ovat syntyneet sikiökehityksen aikana, eivätkä ole vanhemmilta perittyjä. Nämä muiden ryhmien löydökset tukevat TOP3B:n roolia näiden tautien taustalla.

Kuinka TOP3B tarkalleen liittyy keskushermoston geenien ilmentymiseen ja proteiinien tuottamiseen, ja missä soluissa se on tärkeä, on vielä selvittämättä. Tutkimus kuitenkin korostaa kahta asiaa: 1) hyvin karakterisoitujen väestöjen, ja niiden sisäisten alueellisten tautirikastumien sairaus- ja geenitieto voi olla tärkeä avain yleisten tautien molekyylitaustan selvittämiseen.  2) Proteiineilla voi soluissa olla yllättäviä tehtäviä, joihin aiemmin tunnettu tieto ei suoraan sovi,   ja joita voi olla vaikea löytää  “sivistyneillä arvauksilla”. Tällaisen tiedon keräämisessä periytyvien sairauksien geenitutkimus on ensisijaisen tärkeää.

Stoll G, Pietiläinen OP, Linder B, Suvisaari J, Brosi C, Hennah W, Leppä V, Torniainen M, Ripatti S, Ala-Mello S, Plöttner O, Rehnström K, Tuulio-Henriksson A, Varilo T, Tallila J, Kristiansson K, Isohanni M, Kaprio J, Eriksson JG, Raitakari OT, Lehtimäki T, Jarvelin MR, Salomaa V, Hurles M, Stefansson H, Peltonen L, Sullivan PF, Paunio T, Lönnqvist J, Daly MJ, Fischer U, Freimer NB, Palotie A.Deletion of TOP3β, a component of FMRP-containing mRNPs, contributes to neurodevelopmental disorders.  Nat Neurosci. 2013 Aug 4. doi: 10.1038/nn.3484. [Epub ahead of print]

 

Posted on

Olisiko spironolaktonista kipulääkkeeksi?

Aldosteronireseptorin salpaaja spironolaktonia käytetään yleensä kaliumia säästävänä diureettina mm. sydämen vajaatoiminnan hoidossa. Aiemmissa tutkimuksissa spironolaktoni on kuitenkin näyttänyt myös tehostavan morfiinin kipua lievittävää vaikutusta rotilla.

Tuomas Lilius ja kumppanit tutkivat spironolaktonin vaikutusta morfiinin aikaansaamaan kivun lievitykseen ja morfiinin kudosjakautumiseen rotilla. Yksinään annosteltuna spironolaktonilla ei ollut kipua lievittävää vaikutusta. Kun spironolaktonia annettiin yhdessä morfiinin kanssa, morfiinin kipua lievittävä vaikutus tehostui selvästi. Tämä johtui siitä, että spironolaktoni lisäsi morfiinin määrää aivokudoksessa nelinkertaiseksi.  Todennäköisin selitys tälle on, että spironolaktoni estää morfiinin P-glykoproteiinivälitteistä uloskljetusta veri-aivoesteen läpi takaisin verenkiertoon.

Ihmisen veri-aivoesteen kuljetusproteiinit ovat erilaisia kuin jyrsijöiden, eivätkä niihin liittyvät lääkeaineiden yhteisvaikutukset ole olleet kovin hyvin ennakoitavissa eläintutkimusten perusteella. Jää siis nähtäväksi, toimiiko spironolaktoni P-glykoproteiinin estäjänä ihmisillä ja vaikuttaako se morfiinin tehoon.

Lilius TO, Jokinen V, Neuvonen MS, Väänänen AJ, Niemi M, Rauhala PV, Kalso EA. The mineralocorticoid receptor antagonist spironolactone enhances morphine antinociception. Eur J Pain. 2013 Jul 30. doi: 10.1002/j.1532-2149.2013.00371.x. [Epub ahead of print] PubMed PMID: 23900882. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23900882

Posted on

Mitokondriaalisen DNA-helikaasin yli-ilmentäminen suojaa hiirtä sydämen vajaatoiminnalta estämällä sydänlihaksen fibroosin muodostumista

Kohonnut verenpaine on tunnettu sydämen vajaatoiminnan riskitekijä. Pitkäkestoinen paineylikuormitus saa aikaan sydänlihaksen soluissa muutoksia, mitkä johtavat sydämen toiminnan muutoksiin ja sitä kautta sen vajaatoimintaan. Sydänlihaksen solujen mitokondioiden toiminta on häiriintynyt ja etenkinkin mitokondiaalisen DNA:n (mtDNA:n) kopiomäärä laskenut vaajaatoimintaisessa sydänlihaksessa. Tämän tutkimuksen tarkoitus oli selvittää, voidaanko sydänlihaksen mtDNA:n kopiomäärää lisäämällä estää paineylikuormituksen aiheuttamia haitallisia vaikutuksia sydänlihakseen.

Henna Tyynismaa ja Anu Suomalainen-Wartiovaara ovat aikasemmissa töissään luoneet muuntogeenisen hiirikannan, joka yli-ilmentää Twinkle-proteiinia. Mainittu proteiini on mitokondriaalinen DNA-helikaasi, ja sen biologinen funktio – kuten muidenkin helikaasientsyymien – on erottaa kaksiketjuisen DNA:n (tai RNA:n) ketjut toisistaan erilleen käyttäen ATP:n hydrolyysistä vapautuvaa energiaa. Helikaasiaktiivisuus on keskeisen tärkeätä mm. DNA:n replikaatiolle, transkriptiolle ja ribosomien biogeneesille. Tässä suomalais-japanilaisessa tutkimuksessa todettiin, että Twinkle-proteiinin yli-ilmentäminen vähensi sydänlihaksen fibroosia ja pienensi sydämen toiminnan vajausta hiirillä, joilla oli aiheutettu paineylikuormitus ahtauttamalla aorttaa. Vaikka mtDNA:n kopiomäärä kasvoikin muuntogeenisillä Twinkle-hiirillä, niin helikaasin yli-ilmentämisen suotuisat vaikutukset olivat luultavimmin riippumattomia mitokondriaalisen elektronisiirtoketjun entsyymien aktiivisuuksista. Fibroottisten muutosten estyminen oli sopusoinnussa ns. profibrinogeenisiä entsyymejä koodittavien geenien alentuneen ilmentymisen kanssa Twinkle-hiirien sydänlihaksessa. Tutkimuksessa ei kuitenkaan pystytty selvittämään mekanismeja, joilla em. geeniaktiivisuuksien muutokset liittyvät helikaasientsyymin yli-ilmentämiseen.

Tutkimuksen tulokset tuovat mielenkiintoisen uuden näkökohdan kohonnen verenpaineen aiheuttaman sydämen vajaatoiminnan estämiseksi. Tulevan tutkimuksen haasteeksi jäänee ainakin kaksi avointa kysymystä. Onko mtDNA:n kopiomäärällä sama vaikutus ihmisen sydänlihakseen ja jos on, niin kuinka tähän määrään pystytään vaikuttamaan esim. fyysisellä rasituksella, kalorimäärän rajoituksella ja/tai lääkeaineilla?

Tanaka A, Ide T, Fujino T, Onitsuka K, Ikeda M, Takehara T, Hata Y, Ylikallio E, Tyynismaa H, Suomalainen A, Sunagawa K: The overexpression of twinkle helicase ameliorates the progression of cardiac fibrosis and heart failure in pressure overload model in mice. Plos One 8:e67642, 2013.