Tulosta Tulosta Lähetä linkki Bookmark and Share

Väitös: Kolmiulotteiset solumallit syövän lääkekehityksessä

14.09.2012


VTT:n tutkija, filosofian maisteri Ville Härmä väitteli 14.9. Turun yliopistossa aiheenaan ”Jäähyväiset petrimaljoille - Kolmiulotteiset solumallit syövän lääkekehityksessä”. Härmän väitöstyön yhteydessä on kehitetty menetelmäkokonaisuus, joka soveltuu lääkkeiden solupohjaiseen tehoseulontaan kolmiulotteisessa tyvikalvomatriisissa. Menetelmät on kehitetty uusien lääkekohteiden ja niihin vaikuttavien lääkeaineiden löytämiseksi

Epiteeliperäiset solut, mukaan lukien rinta- ja eturauhassyöpäsolut, erilaistuvat kolmiulotteisessa ympäristössä monimuotoisiksi rakenteiksi, jotka poikkeavat suuresti perinteisistä kaksiulotteisilla alustoilla kasvatetuista soluviljelmistä. Erilaisten morfologioiden kirjo organotyyppisissä soluviljelmissä riippuu pitkälti kasvatusmenetelmästä, joka tyypillisesti on joko solujen tarttumisen ehkäisyyn tai fyysiseen soluväliaineverkostoon pohjautuva. Normaalit epiteelisolut erilaistuvat laminiinipohjaisissa tyvikalvomatriiseissa rauhasenkaltaisiksi sferoidirakenteiksi, kun taas transformoituneet solut eivät useimmiten suoriudu morfogeneettisistä prosesseista.

Syöpäsolut muodostavat tyypillisesti heikosti erilaistuneita tai invasoivia rakenteita, joiden ajatellaan kuvastavan syövän kannalta oleellisia toimintoja sekä mallintavan syöpäsolujen kliinisiä lääkeainevasteita kaksiulotteisia soluviljelmiä paremmin. Tähän mennessä kolmiulotteisten solumallien laajempi käyttö on kuitenkin jäänyt lähes yksinomaan akateemisen tutkimuksen piiriin eikä lääketeollisuus ole löytänyt niille sopivaa käyttöä. Teollisuuden haluttomuus hyödyntää kolmiulotteisia solumalleja selittyy suurelta osin sillä, että kolmiulotteisia solumalleja ei ole karakterisoitu riittävän huolellisesti. Lisäksi laboratoriorutiineiden standardoinnin sekä asianmukaisten analyysi- ja kvantitaatiomenetelmien puute hidastavat mallien käyttöönottoa.

Tämän väitöskirjatutkimuksen yhteydessä on kehitetty menetelmäkokonaisuus, joka soveltuu lääkkeiden solupohjaiseen tehoseulontaan kolmiulotteisessa tyvikalvomatriisissa. Kokonaisuus rakentuu standardoidusta soluviljelyalustasta, automaattisesta kuvantamisesta, sekä kuva-analyysiin sekä tilastolliseen analyysin ja visualisointiin kehitetyistä työkaluista.

Analyysimenetelmät optimoitiin käyttämällä laajaa valikoimaa eturauhasperäisiä soluja. Kuva-analyysiohjelma kehitettiin kvantitoimaan useita keskeisiä syöpään liittyviä morfologisia ja funktionaalisia ominaisuuksia, kuten syöpäsolujen invaasiota, monisoluista erilaistumista, syöpäsolujen kasvua ja solukuolemaa. Se on suunniteltu tunnistamaan ulkopuolisten häiriöiden, kuten lääkekäsittelyiden ja geenien hiljentämisen, aiheuttamia dynaamisia muutoksia.

Työn yhteydessä tutkittiin useiden klassisten epiteeli- ja syöpäsolujen ominaisuuksia, kuten morfologista kehityskaarta, fenotyyppiä ja geenin ilmenemisprofiileita kolmiulotteisessa tyvikalvomatriisissa. Solumalleja arvioitiin niiden prekliiniseen lääkekehitykseen, tautimallinnukseen ja perustutkimukseen soveltuvuuden perusteella.

Karakterisoinnin yhteydessä löydettiin uusi metastabiili solumalli syövän spontaanille invasiiviselle transformaatiolle. Tarkemmat tutkimukset osoittivat, että metastabiili fenotyyppi oli riippuvainen seerumin lysofosfatidihappopitoisuudesta ja LPAR1 reseptorin aktiivisuudesta. Invasiivinen transformaatio aiheutui RhoA-signalointireitin heikentymisestä, mahdollisesti voimistuneen cAMP ja Rac signalointireittien vaikutuksesta. Invaasiomalli on hyvä esimerkki organotyyppisten solumallien biologisesta relevanssista. Tutkimus alleviivaa uusien morfologiseen analyysiin perustuvien tehoseulontatyökalujen merkitystä uusien syöpälääkkeiden seulonnassa.


Lisätietoja

Ville Härmä
Tutkija
020 722 2836

 

 

Lisätietoja

Ville Härmä
Tutkija
020 722 2836