Vaikka uudet lääkemolekyylit käyvät läpi hyvin perusteellisen prekliinisen testauksen, niillä saattaa kliiniseen käyttöön siirryttäessä ilmetä vakaviakin haittavaikutuksia. Yleisimmin haitat kohdistuvat sydämeen aiheuttaen rytmihäiriöitä ja sydämen supistustoiminnan heikkenemistä.
Tällä hetkellä uusien lääkemolekyylien sydänturvallisuutta testataan yksittäisillä sydänsoluilla tehtävät patch-clamp-tutkimuksilla, yksittäisillä ionikanavatutkimuksilla ja koe-eläimillä tehtävillä toksisuustutkimuksilla. Menetelmät ovat aikaa vieviä ja työläitä eivätkä niiden antamat tulokset välttämättä ennusta kovin tarkasti sitä, miten lääkeaine vaikuttaa ihmisen elimistössä.
– Tarvitsemme luotettavan ja ennustavan testausmenetelmän, joka jo kehitystyön alkuvaiheessa antaisi tiedon niistä molekyylirakenteista, jotka voivat altistaa rytmihäiriöiden kehittymiselle, sanoo professori Eero Mervaala Helsingin yliopistosta.
Tutkijat Susann Björk ja Elina Ojala Helsingin yliopistosta ovat soveltaneet optogenetiikkaa ihmisen sydänlihassolujen sähköisen toiminnan arvioimiseen. Menetelmän avulla sydämen solujen sähköisiä ominaisuuksia voidaan tarkastella ja kontrolloida valon avulla.
– Menetelmä perustuu laser- tai LED-valolla aktivoitaviin ionikanaviin eli opsiineihin, jotka viedään kohdesoluihin virusvektorien avulla. Optogenetiikan avulla on mahdollista rekisteröidä samanaikaisesti useiden solujen kalvopotentiaalia ja kalsiumpitoisuutta sekä tahdistaa sydänsoluja eri syketaajuuksille, Ojala kertoo.
Yhteistyössä Tampereen teknillisen yliopiston professori Jari Hyttisen ryhmän kanssa tutkijat kytkivät optogeneettiseen menetelmään myös videomikroskopian, jonka avulla voidaan arvioida samanaikaisesti sydänlihassolujen supistuvuus.
Tutkijat uskovat, että uusi optogenetiikkaan ja ihmisen kantasoluista erilaistettuihin sydänlihassoluihin perustuva testausmenetelmä parantaa merkittävästi lääkeaineiden sydänturvallisuuden arvioimista. Menetelmästä uskotaan olevan apua myös perinnöllisiä sydänsairauksia sairastavien potilaiden tautitilojen selvittämisessä.
Frontiers in Physiology -lehdessä julkaistu tutkimus on osa professori Eero Mervaalan ja dosentti Esko Kankurin vetämän CARDIOREG-tutkimusryhmän ”sydämen regeneraatio” -tutkimuskokonaisuutta, ja se on tehty yhteistyössä Tampereen teknillisen yliopiston kanssa. Kysymyksessä on elinkeinoelämän kanssa verkottunut tutkimus, jota on rahoittanut TEKES.
Lisätietoja:
LK, FM Elina Ojala, Helsingin yliopisto
Puh. 040 743 4953
Sähköposti: elina.ojala@helsinki.fi
Professori Eero Mervaala, Helsingin yliopisto
Puh. 02941 25 355
Sähköposti: eero.mervaala@helsinki.fi
Viite: Susann Björk, Elina Ojala &al. Evaluation of Optogenetic Electrophysiology Tools in Human Stem Cell-Derived Cardiomyocytes. Front. Physiol., 02 November 2017 https://doi.org/10.3389/fphys.2017.00884