Taistelu rappeumaa vastaan

PREP-entsyymin vaikutusta aivorappeumasairauksien etenemiseen on tutkittu jo yli 30 vuoden ajan. PREPin toiminnan estämisen sijasta uusimmat yhdistelmät on kehitetty muuntamaan entsyymin toimintaa.

Aivorappeumatautien kuten Parkinsonin taudin ja Alzheimerin taudin uusien hoitojen kehittämisessä suurin ongelma on ollut se, etteivät hermosolujen tuhoutumisen syyt ole vieläkään kovin hyvin selvillä.

Siitä, mikä sairauden alkujaan käynnistää, on vain valveutuneita arvauksia. Taustalla voi olla geneettisiä tekijöitä ja herkkyyttä. Myös ympäristötekijöillä voi olla vaikutusta. Sairauden seurauksista aivoissa on kuitenkin jo laajalti tutkimustietoa.

– Aivorappeumataudeille on tyypillistä muun muassa mitokondriomuutokset, jotka muuttavat solun energiatuotantoa ja vapauttavat suuren määrän happiradikaaleja, jotka ovat soluille monella tapaa haitallisia. Mitokondriomuutosten taustalla on usein solustressi, joka puolestaan voi johtua monista tekijöistä, kuten tulehduksesta, myrkystä tai esimerkiksi proteiinikertymistä, professori Timo Myöhänen selittää.

Juuri tiettyjen hermosolujen sisäisten proteiinien muuntuminen virheelliseen muotoon ja tästä seuraava kertyminen hermosoluihin näyttää olevan yksi tärkeimmistä tekijöistä hermorappeumasairauksien etenemisessä.

Näiden kertymien olemassaolo esimerkiksi Parkinsonin taudin potilaiden aivonäytteissä on tunnettu jo pitkään, mutta vasta viimeisen kahden vuosikymmenen aikana on havaittu, että nämä ovat muodostuessaan myrkyllisiä hermosoluille ja voivat jopa levittää hermosolutuhoa solusta soluun liikkuessaan. Tämän vuoksi proteiinikertymät ovat nousseet keskeisiksi lääkekehityskohteiksi hermostoa rappeuttavissa sairauksissa.

Inhibiittorit pysäyttämään solutuhoa

Jo 1980-1990-lukujen vaihteessa havaittiin PREP(prolyylioligopeptidaasi)-entsyymin aktiivisuuden nousevan muistisairaiden potilaiden aivosoluissa. Nousun estämiseksi lähdettiin kehittämään inhibiittoreita, joilla nousu voidaan estää. Tutkimukset etenivät aina kliinisiin kokeisiin asti, mutta eivät tuottaneet koehenkilöillä toivottuja tuloksia.

– Isoin virhe oli varmaan siinä, että estäjiä testattiin terveillä ikääntyneillä ihmisille. Nykytiedon valossa on selvää, että terveen ikääntyneen ihmisen muistia on käytännössä mahdotonta parantaa, Timo Myöhänen toteaa.

Moni toimija vetäytyi PREP-tutkimuksesta, kun kliiniset kokeet eivättuottaneet toivottua tulosta. Vuonna 2008 aiheesta väitellyt Myöhänen kuitenkin siirtyi opinahjostaan Kuopion (nyk. Itä-Suomen) yliopistosta Helsinkiin professori Pekka Männistön laboratorioon, jossa oli alfa-synekleiini-kertymäproteiiniin perustuvia Parkinson -hiiriä, joiden kautta Myöhänen päätyi tekemään Parkinson-tutkimusta. Hän perusti oman työryhmän vuonna 2011 ja on siitä lähtien johtanut tutkimuksia, joiden lähtökohtana on ollut PREP-entsyymin kiinnittyminen suoraan kertymäproteiiniin. Käyttämällä inhibiittoreita voidaan estää kertymistä ja hajottaa kertymäkappaleita. Sama mekanismi pätee myös moniin muihin aivorappeumasairauksiin, joissa esiintyy kertymäkappaleita, kuten Alzheimerin tautiin ja vähemmän esiintyviin muistisairauksiin.

– Parkisonin tai Alzheimeri taudin mallien lisäksi olemme tutkineet päähän kohdistuneiden, toistuvien iskujen aiheuttamia muistihäiriöitä, Myöhänen sanoo.

Hiljainen säätelijä

PREP-entsyymi on hiljainen säätelijä, joka ohjaa muiden proteiinien toimintaa. Se on koko ajan pienessä liikkeessä, mutta aktivoituu erityisesti silloin, kun soluun tulee stressi.

– Esimerkiksi aivojen ulkopuolella tapahtuvassa tulehduksessa tämä on erittäin hyödyllistä. PREP houkuttelee paikalle tulehdussoluja, joilla on iso merkitys ihmisen paranemisen kannalta. Pitkittyessään tämä, kuten moni muukin PREPin toiminta on kuitenkin haitallista, Myöhänen kuvailee.

PREP näyttäisi myös estävän muun muassa solusäätelijää proteiini-fosfataasi 2A (PP2A), joka on tärkeä monelle solun toiminnolle.

Vaikka PREP-entsyymin estäminen näyttäisi pysäyttävän aivorappeumasairauden etenemisen, itse entsyymiä ei välttämättä kannata täysin poistaa elimistöstä.

– Kyllä hiiret elivät melko normaalia elämää ilman PREPiäkin, mutta niistä tuli hyperaktiivisia, Myöhänen kertoo.

Kliiniset kokeet seuraava vaihe

Myöhäsen työryhmä onkin lähtenyt kehittämään uusia yhdisteitä, joilla PREP-entsyymin estämisen sijasta PREPiä muunnetaan oikeaan suuntaan.

– Solu- ja eläinkokeissa on pystytty estämään muistihäiriön eteneminen Alzheimerin mallin hiirillä ja jopa parantamaan muistia. PREP:n muuntaminen näyttäisi tuottavan parempia tuloksia kuin puhdas inhibointi. Haemme parhaillaan patentointia kehittämillemme yhdistelmille ja pääsemme toivottavasti keväällä julkistamaan näitä tietoja, Myöhänen sanoo.

Häntä PREP-entsyymin tutkimisessa on innoittanut erityisesti sen monivaikutteisuus.

– PREP-modifikaatiolla on monta hyvää mekanismia: se vaikuttaa proteiinikertymiin, myös myöhemmän vaiheen proteiinikertymiin ja solustressiin. Uskon siihen, että moneen asiaan vaikuttaminen samaa reittiä pitkin on tehokkaampaa kuin yhtä reittiä yhteen asiaan. Onko tämä oikea tie, sen selvittämiseen tarvitaan kliinisiä kokeita.

Kliiniset kokeet vaativat kuitenkin mittavaa rahoitusta, johon yliopistoilla tai akateemisilla rahoittajilla ei ole varaa.

– Toteutimme Business Finlandin kanssa hankkeen, jolla olemme kartoittaneet mahdollisia rahoittajia tai kumppaniyrityksiä kehitystyön jakamiseksi. Mielenkiintoisia keskusteluja on käyty, mutta mitään konkreettista ei vielä ole sovittuna, Myöhänen paljastaa.

Työuran mittainen tutkimus

Farmakologia oli Timo Myöhäsen lempiaineita opiskeluaikana Kuopion (nyk. Itä-Suomen) yliopistossa. Tai kuten hän itse sanoo, niitä aineita, joissa hän pärjäsi hyvin, muissa aineissa ei niinkään.

Kunnianhimoisena proviisoriopiskelijana Myöhänen hakeutui professori Pekka Männistön graduryhmään.

– Männistö oli niittänyt mainetta muun muassa entakaponin kehitystyössä. Alkujaan kysyinkin työtä COMT-entsyymin tutkimuksen parista, mutta Männistö ehdotti minulle PREP-tutkimusta, joka oli juuri käynnistetty, Myöhänen kertoo.

Siitä lähtien hän on oikeastaan koko työuransa tutkinut PREP-entsyymiä tavalla tai toisella.

– Gradutyön jälkeen PREP-tutkimus poiki minulle myös väitöstyön. Kun se valmistui vuonna 2008, lähdin Helsinkiin siirtyneen Männistön laboratorioon, jossa päädyin tutkimaan Parkisonin tautia.

PREP aina vastassa

Myöhäsen aloitellessa omaa uraansa PREPin ympärillä, tutkimusta ja koelaboratorioita oli vielä muuallakin maailmassa. Pian Myöhäsen oman työryhmän perustamisen jälkeen vuonna 2012 suuri EU-projekti aiheen ympärillä päättyi ja monet laboratoriot lopettivat tutkimuksen.

– Yritykset olivat luopuneet kokeista jo aiemmin epäonnistuneiden kliinisten kokeiden takia. Nyt pientä vilkastumista on jälleen havaittavissa, Myöhänen iloitsee.

Vuonna 2020 Turun yliopisto tarjosi Myöhäselle apulaisprofessorin pestiä. Sitä ennen hän oli ehtinyt vierailla myös Belgiassa ja Yhdysvalloissa kahdessa laboratoriossa.

Timo Myöhänen.

– Antwerpenin yliopiston laboratorio oli keskittynyt nimenomaan PREP-entsyymin tutkimiseen ja toimi hyvänä opinahjona biokemian tutkimukseen. Washington DC:ssä tutkimuksen kohteena olivat alfasynukleiini, jota minun piti tutkia vähän toisesta näkökulmasta, mutta työ kääntyi jälleen PREPin pariin, Myöhänen naurahtaa.

Vaikka tutkijan polut ovat välillä vieneet muihinkin suuntiin, aina työ on palannut PREPin pariin. Myöhänen kiittääkin pitkäjänteisiä rahoittajia, jotka ovat mahdollistaneet tutkimustyön jatkumisen.

– Erityisesti haluan kiittää Suomen Akatemiaa, Juseliuksen Säätiötä ja Erkko-Säätiötä.

Työryhmä murrosvaiheessa

Työ Turussa oli oikeastaan päässyt vasta käyntiin, kun Itä-Suomen yliopisto teki tarjouksen, josta ei voinut kieltäytyä.

– Vakituinen professuuri sen jälkeen, kun olen koko tähänastisen urani tehnyt pätkätöitä, tuntui hyvältä. Itä-Suomessa tehdään paljon tutkimustyötä aivorappeumasairauksien parissa ja minulla oli tänne vielä jonkin verran kontakteja, joten sikäli paluu oli helppo.

Farmakologian professorina Myöhänen tulee ottamaan entistä enemmän osaa myös opetustyöhön ja osallistuu erilaisiin komiteoihin.

– Olen saanut aloitella töitä rauhassa ilman suurta opetus- ja hallintotyön taakkaa, mistä täytyy kiittää UEFin farmasian laitosta. Toisaalta esimerkiksi tutkijakoulutukseen liittyvissä komiteoissa työskentely on erittäin mieluista, Myöhänen pohtii uutta rooliaan.

Oma työryhmä, jota hän on vetänyt tiiviissä yhteistyössä lääkeainekemisti Erik Wallénin kanssa, toimii yhä Helsingissä. Kaiken kaikkiaan noin kymmenen vuoden aikana ryhmässä on työskennellyt parisenkymmentä tutkijatohtoria ja väitöskirjatyöntekijää.

– Muutama ihminen työskentelee Helsingin laboratoriossa edelleen ja ainakin yhdelle etsimme rahoitusta, jotta hän voisi jatkaa työtään täällä Kuopiossa, viime vuosina rahoituksen järjestämiseen ja tutkimuksen ohjaukseen keskittynyt Myöhänen kertoo.

Ryhmästä on ilmestynyt myös neljä väitöskirjaa sekä kymmeniä tutkimusartikkeleita. Kevään mittaan odotettavissa on paljon julkaistavaa tietoa muun muassa uusista lääkeaineyhdisteistä, joille ryhmä on hakenut patenttia.

Onko ryhmän työ siis tulossa päätökseensä, professori Timo Myöhänen?

– Koko ajan teemme jotakin, muuta nyt pitää löytää kliinisten kokeiden mahdollistavia kumppaneita, jos tässä meinataan edetä. On myös hyvä välillä vähän muuttaa tekemistä ja ottaa uusi startti – siinä voi vaikka keksiä jotain uutta!

Oletko saanut esihenkilöltäsi tukea työn kuormittavuuden hallintaan?