Tutkijat kehittivät yksinkertaisen tavan muunnella soluviestintää valon avulla
Optogenetiikka on menetelmä, jolla voidaan valon avulla ohjata tarkasti soluviestintää ja solujen toimintaa, mikä mahdollistaa sairauksiin liittyvien mekanismien uudenlaisen tutkimisen. Turun biotiedekeskuksen tutkijat kehittivät uuden, helpon tavan käyttää optogeneettisiä työkaluja. Tutkijat hyödynsivät kehittämäänsä menetelmää syöpälääkkeiden sivuvaikutusten tutkimiseen.
Useimmat sairaudet johtuvat poikkeamista solujen viestinnässä, ja soluviestintää koskevaa perustutkimusta tarvitaankin uusien hoitomenetelmien kehittämiseksi, erityisesti sairauksiin, joihin ei tällä hetkellä ole parannuskeinoja tai tehokkaita hoitoja.
Optogenetiikkassa soluviestintää voidaan ohjata tarkasti valon avulla, mikä tekee siitä korvaamattoman menetelmän sairauksien tutkimisessa. Tätä, mahdollisesti mullistavaa menetelmää on kuitenkin ollut vaikea hyödyntää, sillä pitkään käytettäessä valolla voi olla haitallisia vaikutuksia biologisiin järjestelmiin, ja toisaalta optogeneettiset työkalut voivat lakata toimimasta yllättävän nopeasti.
Nyt Turun yliopiston tutkijat ovat yhdessä Frankfurtin yliopistollisen sairaalan tutkijoiden kanssa onnistuneet kehittämään valolle herkempiä optogeneettisiä työkaluja valjastamalla uudella tavalla kvanttimekaanisen resonanssienergian siirtoilmiön. Uusi menetelmä ilmoittaa käyttäjälle tarkasti, milloin optogeneettinen työkalu lakkaa toimimasta soluissa. Jos käyttöä halutaan jatkaa, voidaan soluun ohjata juuri oikea määrä lisävaloa työkalun uudelleen aktivoimiseksi.
Tutkijat yhdistivät uuden menetelmänsä olemassa oleviin työkaluihin ja pystyivät näin kehittämään tehokkaampia optogeneettisiä työkaluja soluviestinnän tutkimiseen. Parannetuilla työkaluilla tutkijat tarkastelivat kahta yleistä solunsalpaajalääkettä, joiden tiedetään aiheuttavan neuropaattista kipua ja sivuvaikutuksia hermosoluissa. Uudet työkalut paljastivat, miten sekä aktivoivat että estävät soluviestinnän reitit vaikuttavat tutkimuksen kohteena olevien lääkkeiden toimintaan.
– Tulokset auttavat meitä kehittämään tehokkaampia työkaluja ymmärtääksemme, miten sairaudet häiritsevät elävien solujen viestintää. Nyt voimme helpommin tunnistaa uusia kohdemolekyyleja lääkeaineille ja suunnitella parempia lääkkeitä esimerkiksi solunsalpaajahoidon aiheuttamaan neuropaattiseen kipuun, kertoo tutkimuksen pääkirjoittaja, tutkijatohtori Lili Li Turun biotiedekeskuksesta.
– Soveltamiamme kvanttimekaanisia ilmiöitä voidaan hyödyntää laajemminkin biologiassa ja lääketieteessä. Niiden avulla voidaan kehittää vielä parempia menetelmiä, jotka voisivat auttaa uusien hoitomuotojen löytämisessä tulevaisuudessa, lisää tutkimusryhmän johtaja, erikoistutkija Michael Courtney.
Tutkimusta ovat rahoittaneet Magnus Ehrnroothin säätiö, National Cancer Institute (National Institutes of Health, grantome.com/grant/NIH/R01-CA200417), Euroopan unionin Erasmus+-ohjelma, Euroopan komission tutkimuksen 7. puiteohjelma (Initial Training Networks), Suomen Akatemia ja Deutscher Akademischer Austauschdienstin (DAAD) liikkuvuusohjelmat. Tutkimusta on tukenut myös Turun biotiedekeskuksen kuvantamisyksikkö, joka on Biokeskus Suomen Drug Discovery and Chemical Biology -verkoston jäsen.
Tutkimus on julkaistu Nature Communications -tiedelehdessä.
Lisätietoja: erikoistutkija Michael Courtney, Turun biotiedekeskus, Turun yliopisto, +358 50 464 9827, michael.courtney@bioscience.fi
