Tutkijat kehittivät vilkkuvasta valosta uuden työkalun elävien solujen tulkitsemiseen ja kontrollointiin

Resonanssi, värähtely, on tuttu ilmiö musiikista, fysiikasta ja tekniikan alalta, ja se on perustana myös useissa kemian, biologian ja lääketieteen tekniikoissa.

– Meidän löytömme, se, että saamme nisäkkäiden soluviestinnän resonoimaan, on uusi tieto ja todennäköisesti tällä tulee olemaan merkittävä vaikutus sairauksien hoidossa. Löytämämme menetelmän avulla voimme kontrolloida, milloin signaalinvälittäjät ovat päällä tai pois päältä, erikoistutkija Michael Courtney Turun biotekniikan keskuksesta kertoo.

Tutkimusryhmä kehitti laservalojen ja herkkien valokuitujen avulla  estäjän, jota käyttäen voidaan kontrolloida soluissa olevien JNK:n kaltaisten proteiinikinaasien toimintaa.

– Solun sytoplasmassa olevan JNK-proteiinin ei ajateltu säätelevän geenien ilmentymistä tumassa ja kuvittelimme jatkuvan eston sytoplasmassa olevan tehoton. Tutkimusryhmämme kuitenkin havaitsi, että kun toimitimme tietyllä taajuudella sykkivää valoa estämään sytoplasman JNK-proteiinin toimintaa, se esti geenien ilmentymisen tumassa. Tämä viittaa siihen, että soluviestintää voidaan kontrolloida aiemmin tuntumattomilla tavoilla kunhan tunnistamme sopivat valonkäytön aikakoodit, Courtney sanoo.

Courtney näkee, että soluviestinnän resonoinnilla voidaan erityisesti hidastaa rappeuttavien sairauksien etenemistä, mutta pitää mahdollisena myös sitä, että menetelmä ohjaa lääketiedettä kohti uusia hoitomuotoja.

Soluviestinnän resonoinnista on aiemmin julkaistu ainoastaan yksi tutkimus, ja se osoitti menetelmän estävän mikrobisolun kasvun. Nyt tehty uusi löytö viittaa samoihin tuloksiin nisäkkäillä ja antaa viitteitä siitä, että menetelmää voitaisiin mahdollisesti hyödyntää syöpäsolujen kasvun pysäyttäjänä.

– Tällä hetkellä syövän hoidossa yksi merkittävimmistä ongelmista se, että syöpä kehittää vastustuskyvyn uusimpia lääkkeitä kohtaan. Uusien lääkkeiden kehittäminen ja niille hyväksynnän saaminen maksaa miljardeja dollareita, ja siitä huolimatta ne voivat nopeallakin aikataululla muuttua potilaiden kannalta tehottomiksi. Tämän uuden tutkimustuloksen avulla me saatamme kenties valon avulla muuttaa lääkkeen vaikutusta, ja näin saavutamme paremman lopputuloksen, Courtney sanoo.

Turkulaistutkijoiden tiimin löytämä uusi menetelmä saattaakin auttaa myös siinä, ettei syöpä luo lääkkeille vastustuskykyistä kantaa. Tutkijat ovat nyt koonneet uuden konsortion, joka hakee rahoitusta tämän tutkimusidean eteenpäinviemiseen.

Tutkimusryhmä aloitti säännellyn valon hyväksikäyttöön perustuvan menetelmän tutkimisen pääosin Suomen Akatemian rahoituksella työskennellessään Itä-Suomen yliopistossa. Kesken tutkimuksen tiimi muutti Turun yliopistoon ja löysi Turussa työskennellessään resonanssi-ilmiön. Tutkimustyötä tuki  kuvantamiseen erikoistunut Turku BioImaging Screening  unit sekä taloudellisesti Yhdysvaltain kansallinen syöpäinstituutti, Euroopan unionin Marie Skłodowska Curie -ohjelma sekä suomalaiset Magnus Ehrnroothin, Alfred Koredelinin, Instrumentariumin sekä Orionin säätiöt. Tutkimus on julkaistu Nature Communications -lehdessä.



Julkaisu: Melero-Fernandez de Mera RM1, Li LL1, Popinigis A, Cisek K, Tuittila M, Yadav L, Serva A, Courtney MJ (2017) A simple optogenetic MAPK inhibitor design reveals resonance between transcription-regulating circuitry and temporally-encoded inputs. 1equal contribution. Nat. Commun. 8, 15017 doi: 10.1038/ncomms15017.

>> Lue artikkeli

 **

Kaikki Turun yliopiston tiedotteet: www.utu.fi/tiedotteet