Vihreää valoa tunnelin päässä
Keväällä julkaistiin uraauurtavia tuloksia mitokondriotautien mekanismeista. Samaan aikaan mitokondriaalisen kardiomyopatian tutkimiseen myönnettiin merkittävä apuraha.
Mitokondriotaudit ovat moninainen joukko sairauksia, joiden syy on virhe mitokondriossa olevassa DNA:ssa. Koska mitokondrioita on kaikissa soluissa, voi DNA:n mutaatio ilmetä mitä erilaisempina sairauksina. Tyypillisesti – ja vaikeimmin – oireilevat eniten energiaa käyttävät kudokset, kuten aivot, verkkokalvo, maksa, munuaiset tai sydän. Sydänlihaksen rappeuma on yksi mitokondriotaudin ilmentymä. Osalla sairastavista vakavat sydänongelmat johtavat kuolemaan.
Tutkimusjohtaja Riikka Martikainen Itä-Suomen yliopiston terveystieteiden tiedekunnasta tutkii ryhmänsä kanssa mitokondriaalisen kardiomyopatian mekanismeja. Ne ovat jääneet suurelta osin pimentoon, sillä sopivia solumalleja tutkimuksen tekemiseen ei ole juuri ollut saatavilla. Potilassolujen käyttö on ollut hyvin rajattua.
Uudet teknologiat, joiden avulla ihmisen kantasoluista voidaan kasvattaa eri kudostyyppejä, ovat tehneet mahdolliseksi myös kardiomyopatian ilmiasun kannalta soveltuvan solumallin pystyttämiseen. Sen kautta Martikaisen tutkimusryhmä tutkii taudin molekyylitason mekanismeja. Tavoitteena on löytää mahdollisia uusia lääkehoitokohteita ja seuloa ennakoivia taudin merkkiaineita.
Martikaisen tutkimusryhmä sai toukokuussa työnsä tueksi 496 000 euron apurahan Suomena Akatemialta. Kaikkiaan biotieteiden, terveyden ja ympäristön tutkimukselle kotimaisissa yliopistoissa myönnettiin akatemiarahoitusta lähes 41 miljoonaa euroa.
Rasvahappojen rooli soluhengityksessä aukeaa
Solujen sisällä toimivat mitokondriot vastaavat soluhengityksestä. Ne ovat solujen ja koko elimistön voimalaitoksia, sillä ilman niitä elimistömme ei pystyisi hyödyntämään ravinnosta saamaamme energiaa.
Tieto auttaa meitä ymmärtämään aivan uudella tavalla sairauksia, joissa mitokondrioiden toiminta ja soluhengitys ovat heikentyneet.
M. Tanvir Rahman
Mitokondrioissa tapahtuva rasvahapposynteesi on edellytys toimivalle soluhengitykselle, mutta sen tarkkaa mekanismia ei ole tiedetty. Oulun yliopiston tutkijat osoittivat ensimmäisinä maailmassa, miten mitokondrioiden tuottamat pitkät rasvahapot vaikuttavat soluhengitykseen. Kyseessä on kokonaan uusi yhteys pitkien rasvahappojen ja soluhengityksen välillä. Siksi tulos on merkittävä.
– Tieto auttaa meitä ymmärtämään aivan uudella tavalla sairauksia, joissa mitokondrioiden toiminta ja soluhengitys ovat heikentyneet, kertoo ryhmän päätutkijana toiminut M. Tanvir Rahman.
Tutkimus on osa laajempaa kokonaisuutta, jossa selvitetään sitä, miten elimistö säätelee soluhengityksen ja solun ravitsemustilan välistä yhteyttä. Työssä käytettiin proteiinin muokkausmenetelmää, jossa mitokondrion rasvahapposynteesiin osallistuvaa MECR-entsyymiä muokattiin molekyylimallintamisen ja proteiinien rakennetutkimuksen avulla.
– Usein tällaiset muokkaukset eivät onnistu, mutta tutkimuksemme esittelee myös onnistuneen esimerkin kohdennetusta proteiinin muokkauksesta, tutkija Kaija Autio kertoo.
GRACILE-oireyhtymän taustamekanismista uutta tietoa
Mitokondriotauti voi puhjeta missä vaiheessa elämää tahansa. Lapsuudessa se puhkeaa yleensä terveenä syntyneelle lapselle. Taudin oireet voivat alkaa heti syntymän jälkeen. Lasten mitokondriotaudit ovat tyypillisesti vaikeita, usean elimen sairauksia. Sairaus on etenevä ja johtaa usein vaikeavammaisuuteen, jopa kuolemaan.
Taudin taustalla vaikuttavat osin syövän kaltaiset muutokset, jotka saavat kudokset vanhenemaan ennenaikaisesti.
Helsingin yliopistossa on tutkittu suomalaiseen tautiperintöön kuuluvan vastasyntyneiden mitokondriotaudin, GRACILE-oireyhtymän, taustalla olevia mekanismeja. Myös nimellä Fellmanin tauti tunnettu oireisto on mitokondriotaudeista vaikein ja johtaa yleensä kuolemaan muutaman viikon iässä.
Tutkimuksessa selvisi, että vastasyntyneiden harvinaisen mitokondriotaudin taustalla vaikuttavat osin syövän kaltaiset muutokset, jotka saavat kudokset vanhenemaan ennenaikaisesti. Dosentti Jukka Kallijärven ja emeritaprofessori Vineta Fellmanin johtama tutkimusryhmä osoitti hiirimallia käyttämällä, että oireyhtymälle keskeisissä kudoksissa solujen tumaan kertyy erittäin paljon DNA-vauriota. Vaurio johtuu siitä, että solut yrittävät kasvaa ja jakautua energianpuutoksesta huolimatta. Tällöin solut pysähtyvät ennen jakautumisvaihetta ja kudokset ajautuvat lopulta ennenaikaista vanhenemista muistuttavaan tilaan.
Solujen kasvu ja DNA:n kahdentuminen kuluttavat paljon energiaa ja raaka-aineita, joten jakautuvat solut voivat olla erityisen alttiita mitokondrioiden toimintahäiriöille. Monisoluisille eliöille on evoluutiossa kehittynyt tiukkoja solusyklin rajoitemekanismeja suojaksi muun muassa syöpää vastaan. Osa näistä ei kuitenkaan toiminut GRACILE-oireyhtymän mutaatiota kantavissa hiirissä. Tutkimusryhmä havaitsi, että sairaissa kudoksissa syöpägeeni c-MYC:n ilmentyminen oli lisääntynyt jopa 40-kertaiseksi. c-MYC:n toiminnan estäminen syöpälääkkeeksi kehitetyllä miniproteiinilla vähensi DNA-vauriota sairaiden hiirten maksasoluissa.
– Tämä oli tutkimuksemme ällistyttävin löydös. Solusykliä ja kasvua säätelevän proteiinin raju lisääntyminen ilmeisesti pakottaa solut jakaantumaan, vaikka niiden resurssit eivät siihen riitä, ja tästä seuraa haitallinen noidankehä, Kallijärvi kertoo.
Tutkimusryhmä onnistui myös estämään vanhenemismuutokset hiirissä oksidaasientsyymiä käyttämällä. Seuraavaksi tutkijat selvittävät, voidaanko vakavaa tautia lieventää solunjakautumista hillitsemällä.
