Silmänpohjan ikärappeumasta kärsii arviolta jopa kolmasosa yli 80-vuotiaista ja maailmanlaajuisesti se koskettaa kymmeniä miljoonia ihmisiä. Sairaus heikentää merkittävästi näkökykyä ja voi lopulta johtaa näön menetykseen. Silmänpohjan rappeumaan ei ole vielä olemassa tehokasta hoitoa. Tampereella on käynnissä Suomen Akatemian rahoittama silmän verkkokalvon epiteelisolujen tutkimushanke, jonka tulokset voivat vauhdittaa uusien lääkehoitojen kehittämistä.

Tampereen teknillisen yliopiston tutkimushankkeessa selvitetään verkkokalvon pigmenttiepiteelisolujen toimintaa. Tiedetään, että näillä soluilla on tärkeä rooli silmänpohjan ikärappeuman syntymisessä, mutta niiden toiminnasta ei tiedetä vielä riittävän tarkasti.

”Sydän- ja hermosolujen toiminta on jo mitattu ja mallinnettu tarkasti, mutta epiteelisoluihin kohdistuva kiinnostus on ollut vähäisempää. Viime aikoina kiinnostus on herännyt, sillä epiteelisolut ovat tärkeitä monissa sairauksissa, silmänpohjan ikärappeuman lisäksi muun muassa keliakiassa sekä aivojen sairauksissa. Tavoitteemme on kehittää pigmenttiepiteelisolun kaikkein tärkeimmät toiminnot selittäviä matemaattisia solumalleja”, kertoo tutkimushanketta johtava lääketieteellisen tekniikan professori Jari Hyttinen Tampereen teknillisestä yliopistosta.

Hyttisen johtama tutkimus on osa laajempaa Tampereen BioMediTechin Ihmisen varaosat -tutkimusohjelmaa, jossa kehitetään teknologioita ja menetelmiä, joiden avulla ihmisen omista soluista voidaan rakentaa varaosia vaurioituneiden kehon osien tilalle.  Hyttisen tutkimusryhmä on monitieteinen: mukana on muun muassa fysiikan, biologian, solubiologian, biotekniikan ja biofysiikan tutkijoita.



Kuvassa professori Hyttinen esittelee epiteelisolukon läpäisevyystutkimuksessa käytettävää Ussing chamber –laitteistoa. 

Teoreettista ja kokeellista tutkimusta

Silmän verkkokalvon eli retinan takana olevat pigmenttiepiteelisolut tukevat lukuisilla toiminnoillaan näköaistinsolujen toimintaa ja aineenvaihduntaa. Epiteelisolut mm. säätelevät mitkä molekyylit, esimerkiksi lääkeaineet, pääsevät solukerroksen läpi vaikuttamaan retinan muihin soluihin. Silmänpohjan sairauksissa näiden tukisolujen toiminta häiriintyy, jolloin näköaistinsolut toiminta vaarantuu. Tampereella tehtävässä tutkimuksessa selvitetään mistä tämä johtuu.

”Tiedetään, että silmänpohjan ikärappeumassa pigmenttiepiteelin alle syntyy niin sanottuja druuseneita, plakkeja, jotka haittaavat silmänpohjan toimintaa. Mallinnamme epiteelisolujen sähköfysiologista toimintaa, jotta saamme selville mitkä biologiset ja rakenteelliset seikat solussa vaikuttavat mm. druusenien muodostumiseen. Biologiaa, fysiikkaa ja kemiaa yhdistävä teoreettinen mallintaminen ja kokeellinen työ kulkevat tutkimuksessamme käsi kädessä”, Hyttinen kuvaa.

”Tohtoriopiskelija Aapo Tervonen sai juuri verkkokalvon pigmenttiepiteelin veriverkkokalvo-estettä käsittelevän artikkelinsa läpi arvostetussa Pharmaseutical Research -julkaisussa”, Hyttinen kertoo.

Tiivistä yhteistyötä kantasolututkijoiden kanssa

Tutkimuksessa käytetään akatemiatutkija Heli Skottmanin tutkimusryhmän ihmisen kantasoluista tuottamia retinan pigmenttisoluja. Kantasolut ovat pluripotentteja eli monikykyisiä soluja, jotka kykenevät erilaistumaan erilaisiksi solutyypeiksi, kuten juuri silmän verkkokalvon soluiksi. Kantasoluja saadaan muun muassa ihmisen alkioista. Kantasolulinjojen perustamisessa käytetyt alkiot saadaan lahjoituksena koeputkihedelmöityshoidoissa käyneiltä pareilta. Suomessa käytetään ainoastaan sellaisia alkioita, joita ei käytetä hedelmöityshoitoihin ja jotka olisi muutoin hävitetty.

”Kantasolututkimus etenee huimaa vauhtia. Nobel-palkinnon ja Millennium-teknologiapalkinnon saanut japanilainen tutkija Shinya Yamanaka on avannut uusia näkymiä solututkimukseen niin sanottuja iPS-soluja (indusoitu pluripotentti kantasolu) koskevalla tieteellisellä läpimurrollaan. Tutkijat onnistuivat ohjelmoimaan erilaistuneita sidekudossoluja monikykyisiksi kantasoluksi ja kehittymään tästä edelleen kaikenlaisiksi soluiksi kehossa. Vaikka iPS-solutekniikan kehityksessä on vielä paljon työtä, se avaa uusia mahdollisuuksia lääketieteelliselle tutkimukselle. Erityisen huomionarvoista on se, että esimerkiksi perinnöllistä silmäsairautta sairastavan potilaan ihonäytteestä voidaan tällä tekniikalla tuottaa silmän soluja, joissa on tuo sama tauti”, Hyttisen ryhmässä työskentelevä Suomen Akatemian tutkijatohtori Soile Nymark kertoo.

”Uuden tekniikan avulla perinnöllisiä sairauksia voi tutkia solujen kautta lasimaljalla. Se, että tutkimuksessa voidaan käyttää potilaan omia soluja, avaa uusia mahdollisuuksia muun muassa potilaskohtaisesti räätälöidyille lääkehoidoille. Tämä on kova juttu tutkimusmaailmassa”, Jari Hyttinen sanoo.

Solun toimintaa kuvaavien laskennallisten mallien työstämisessä tarvitaan myös laboratoriossa tehtävää kokeellista työtä. Soile Nymark kasvattaa pigmenttiepiteelisoluja samanaikaisesti näköaistinsolujen kanssa ja tarkastelee solujen yhteispeliä. Projektiin kuuluu mittauksia, joiden avulla mitataan muun muassa epiteelisolukon kuntoa ja aineiden läpikulkua soluesteen läpi.

”Tutkimme kantasoluista erilaistetun pigmenttiepiteelisolukon kykyä suoriutua sille kuuluvista tehtävistä ja pitää verkkokalvo hengissä. Lisäksi selvitämme, miten esimerkiksi erilaiset ympäristötekijät tai lääkeaineet vaikuttavat solujen sähköfysiologiseen toimintaan ja kommunikointiin muiden solujen kanssa. Kokeellisesti saatua tietoa hyödynnetään laskennallisessa mallintamisessa”, Nymark kuvaa.  

”Pyrimme luomaan lääketutkimuksen tueksi malleja, joiden avulla pystytään paremmin ennustamaan lääkeaineiden läpäisyä silmässä. Epiteelisolun toimintaa selittäviä malleja tarvitaan, jotta tulevaisuudessa voidaan kehittää tehokkaita lääkehoitoja silmänpohjan ikärappeumasta kärsiville”, Hyttinen kiteyttää.

Teksti: Risto Alatarvas
Kuvat: Risto Alatarvas ja Wikimedia Commons