Proteiinien kautta kiinni tulehdusten hoitoon

Bakteerien vastustuskyky antibiootteja vastaan on maailmanlaajuinen terveysuhka. Proviisori Prasanthi Medarametla tutki väitöstyössään kahta bakteerien tuottamaa proteiinia, joihin voitaisiin kohdistaa uudenlaisia lääkehoitoja.

Niin Suomessa kuin maailmalla tunnetaan monia vastustuskykyisiä bakteerikantoja, joihin nykyiset hoidot ja lääkkeet eivät enää tehoa. Antibioottiresistenssiä pidetäänkin akuuttina maailmanlaajuisena kriisinä.

Maailman terveysjärjestö WHO on arvioinut, että antibiooteille resistenttien bakteerien aiheuttamat infektiot vaativat vuosittain 700 000 ihmisen hengen. Vuonna 2050 niihin voi kuolla jo kymmenen miljoonaa ihmistä, ellei kehityksen suuntaa saada käännettyä.

– WHO on jo pitkään pyrkinyt suitsimaan antibioottien leväperäistä käyttöä ja rummuttanut tarvetta kehittää uudentyyppisiä hoitomuotoja ja lääkkeitä, proviisori Prasanthi Medarametla toteaa.

Epäsuorasti bakteerien kimppuun

Väitöstyössään Prasanthi Medarametla tutki kahta bakteerien tuottamaa proteiinia, LsrK-kinaasia ja malaattisyntaasi G:tä (MSG). Molemmat liittyvät haitallisiin bakteeritulehduksiin.

– LsrK ja MSg eivät vaikuta suoraan bakteerien elinvoimaisuuteen, mutta ne voivat tarjota epäsuoran reitin hoidolle, jolla voidaan heikentää bakteerien taudinaiheuttamiskykyä. Hoito ei tapa bakteereja vaan auttaa immuunijärjestelmää selviytymään infektiosta, Medarametla kertoo.

LrsK-kinaasi on lääkekehitykselle houkutteleva kohde, sillä se osallistuu bakteerien väliseen ryhmäviestintään. Tällä tarkoitetaan mekanismeja, jotka säätelevät muun muassa bakteerien liikkuvuutta, järjestäytymistä biofilmeiksi ja taudinaiheuttamiskykyä.

Medarametla ennusti laskennallisilla menetelmillä LsrK-kinaasin kolmiulotteisen rakenteen. Mallin avulla suunniteltiin ensimmäiset kemialliset yhdisteet, jotka pystyvät estämään LsrK-kinaasin toimintaa.

Toisena tutkimuskohteena ollut MSG on puolestaan proteiini, joka tekee mahdolliseksi eräänlaisen rinnakkaiskytkennän eli vaihtoehtoisen aineenvaihduntareitin käynnistämisen bakteerisolussa.

– Tietyt vakavia tulehduksia aiheuttavat bakteerit hyötyvät tästä rinnakkaisesta aineenvaihduntareitistä. Ajatuksena on, että tämän reitin estämisellä on merkitystä tulehdusten hoidossa.

Väitöstyössään Medarametla hyödynsi viimeisimpiä laskennallisia menetelmiä MSG-proteiinin rakenteen syvälliseen analysointiin. Tutkimus tuotti lisätietoa MSG:n ominaisuuksista sekä vuorovaikutuksista liuottimien kanssa.

Vaihtoehtoja perinteisille lääkkeille

Väitöstutkimus selventää, kuinka bakteerien kykyyn kasvaa isäntäorganismissa voidaan vaikuttaa uusien lääkkeiden avulla.

– Tuloksia voidaan jatkossa hyödyntää uusien lääkkeiden tietokoneavusteisessa suunnittelussa. Tulokset osoittavat osaltaan, että antibioottien suunnittelussa voidaan löytää vaihtoehtoja perinteisten, bakteerien tappamiseen tai niiden kasvun hillitsemiseen tähtäävien lähestymistapojen rinnalle.

Prasanthi Medarametlan väitöskirja Identification and design of new antibacterial agents using computational approaches tarkastettiin lokakuussa 2020 Itä-Suomen yliopiston terveystieteen tiedekunnassa.

Itä-Suomen yliopistolle kiitosta

Prasanthi Medarametla aloitti työt tutkijana Itä-Suomen yliopistossa Kuopiossa kesällä 2015. Hän on viihtynyt erinomaisesti niin Suomessa kuin työpaikallaan yliopistolla.

– Luonto on kaunista ja ihmiset ystävällisiä. Kuopio on pieni ja rauhallinen kaupunki, mikä sopii minulle hyvin. Täällä on turvallisen tuntuista elää. Kokemukseni menneistä viidestä vuodesta ovat hyvin miellyttäviä, Medarametla sanoo.

Medarametla kehuu myös Itä-Suomen yliopistoa ja sen tiedeyhteisöä.

– Minusta ja työskentelymahdollisuuksistani on pidetty huolta pienimpiä yksityiskohtia myöten. Minua on ohjattu tutkimustyössäni ja samalla annettu
vapaasti toteuttaa ideoitani tavalla, jota en ole kokenut muualla.

Prasanthi Medarametla suoritti maisterin tutkinnon farmasian informatiikasta (Pharmacoinformatics) vuonna 2013. Opiskelupaikkana oli National
Institute of Pharmaceutical Education and Researh -instituutti Biharissa Intiassa.

Itä-Suomen yliopistoon Medarametla päätyi haettuaan ulkomaille tohtorikoulutusohjelmiin, joissa tutkimusalueena on antibioottiresistenssi ja uusien lääkkeiden suunnittelu. Hakuprosessien tuloksena hänet valittiin professori Antti Poson johtamaan tutkimusryhmään, joka saa rahoitusta EU-Horizon2020-puiteohjelmasta.

Väitöskirja valmistui viime lokakuussa. Nyt Medarametla jatkaa tutkijana hankkeessa, jossa tutkitaan olemassa olevia lääkeaineita, joilla voitaisiin hillitä ja estää koronaviruksen vaikutuksia elimistössä. Tätäkin hanketta johtaa professori Antti Poso.

Medarametlan mies Tonduru Arun Kumar työskentelee myös Itä-Suomen yliopistossa farmasian laitoksella. Perheeseen syntyi kaksi vuotta sitten joulukuussa poika, joka sai nimekseen Aadwik.

Ensi kesänä farmasian tohtori Prasanthi Medarametla matkustaa Englantiin, jossa häntä odottaa tutkijan paikka yliopistossa. Sitä varten hän hakee parhaillaan rahoitusta.

Onko korona lisännyt työsi kuormittavuutta?