Astrid Subrizi kehittää älymolekyylejä silmäsairauksien hoitoon

Ikään liittyvä makuladegeneraatio ja diabeteksen aiheuttama verkkokalvosairaus ovat yleisiä näköä uhkaavia sairauksia. Nykyhoidon kulmakivenä ovat silmänsisäiset injektiot, joita potilaat tarvitsevat usein toistuvasti pitkienkin ajanjaksojen ajan.

Farmasian tohtori ja Akatemiatutkija Astrid Subrizi tutkii Itä-Suomen yliopistossa uusia tapoja kohdentaa lääkeaineita silmän eri kudoksiin. Tavoitteena on kehittää menetelmiä, jotka mahdollistaisivat nykyistä tarkemman lääkekuljetuksen ja voisivat tulevaisuudessa tukea pidempivaikutteisten hoitojen kehittämistä.

”Nykyiset hoidot ovat parantaneet monien potilaiden ennustetta merkittävästi, mutta ne eivät toimi riittävän hyvin kaikille potilaille. Verkkokalvosairauksien taustalla on myös muita mekanismeja kuin poikkeava verisuonikasvu, esimerkiksi krooninen tulehdus, eikä nykyhoito vaikuta niihin kaikkiin. Lisäksi toistuvat injektiot kuormittavat sekä potilaita että terveydenhuoltoa”, Subrizi sanoo.

Aptameerit tutkimusvälineenä ja lääkekuljetuksessa

Subrizin tutkimusryhmä työskentelee aptameerien parissa. Aptameerit ovat pieniä RNA-molekyylejä, jotka voivat sitoutua tarkasti tiettyihin kohteisiin kudoksissa.

Tutkimuksen erityispiirteenä on, että aptameereja käytetään kahteen tarkoitukseen. Niiden avulla voidaan paitsi kehittää kohdennettuja lääkekuljetusjärjestelmiä myös tunnistaa uusia biologisia kohteita silmässä.

”Pidämme aptameereja sekä tutkimustyökaluna että mahdollisena ratkaisuna. Niiden avulla voimme pyrkiä tunnistamaan sairauden kannalta merkityksellisiä kohdeproteiineja ja myöhemmin hyödyntää samaa tietoa lääkkeiden kohdentamisessa.”

Aptameeritutkimusta täydennetään proteomiikalla, jonka avulla selvitetään, mihin molekyyleihin aptameerit silmässä sitoutuvat. Tavoitteena on saada aiempaa tarkempi kuva verkkokalvosairauksien biologisista mekanismeista ja tunnistaa mahdollisia uusia taudin kannalta merkityksellisiä kohdeproteiineja.

Tekoäly tutkimuksen työkaluna

Aptameerien kehittäminen on perinteisesti ollut hidas prosessi, jossa erilaisia vaihtoehtoja testataan laboratoriossa vaihe vaiheelta.

Subrizin ryhmä hyödyntää tekoälyä ja laskennallisia menetelmiä aptameerien optimoinnissa. Niiden avulla voidaan tunnistaa lupaavia kandidaatteja ennen laboratoriokokeita, mikä tehostaa tutkimusprosessia.

”Tekoäly ei korvaa kokeellista tutkimusta, mutta se auttaa meitä kohdentamaan työtä lupaavimpiin vaihtoehtoihin. Aiemmin optimointi oli yksi tutkimuksen suurimmista pullonkauloista. Nyt voimme tarkastella huomattavasti suurempaa määrää mahdollisia kandidaatteja kuin pelkillä laboratoriomenetelmillä.”

Laskennallinen seulonta voi myös vähentää tarvittavien eläinkokeiden määrää, koska kokeellisesti voidaan tutkia vain kaikkein lupaavimpia vaihtoehtoja.

Yhteistyötä useiden tieteenalojen välillä

Tutkimus yhdistää aptameeribiologiaa, proteomiikkaa, laskennallista mallinnusta, lääkeannosteluteknologioita ja eläinmalleilla tehtävää validointia. Työtä tehdään yhteistyössä tutkijoiden kanssa muun muassa Itä-Suomen yliopistossa, Turun yliopistossa ja Aarhusin yliopistossa.

”Yksikään tieteenala ei ratkaise tätä ongelmaa yksin. Edistys syntyy eri alojen osaamisen yhdistämisestä.”

Subrizin tutkimusryhmään kuuluu väitöskirjatutkijoita sekä postdoc-tutkija, joiden asiantuntemus kattaa silmän lääkeannostelun eri osa-alueita. Ryhmän jäsenet työskentelevät tutkimuksen eri vaiheissa aina aptameerien valinnasta proteomiikkaan, data-analyysiin ja biologiseen validointiin.

Lupaavia havaintoja ja avoimia kysymyksiä

Tutkimuksessa on onnistuttu tunnistamaan aptameereja, jotka kohdistuvat useisiin eri silmän kudoksiin. Erityisen kiinnostavia ovat havainnot aptameereista, jotka näyttävät tavoittavan silmän takaosan kudoksia paikallisen annostelun jälkeen.

”Tulokset ovat lupaavia, mutta tässä vaiheessa tärkeintä on niiden huolellinen validointi. Olemme tähän mennessä työskennelleet pääasiassa pienissä eläinmalleissa, joten seuraavaksi on selvitettävä, toimivatko samat mekanismit suuremmissa silmissä ja säilyvätkö ominaisuudet silloin, kun aptameeriin yhdistetään lääkeaine.”

Subrizin mukaan juuri tällainen vaiheittainen eteneminen on tutkimuksen ydintä.

”Tämä työ on systemaattista ongelmanratkaisua. Tavoitteena on rakentaa vähitellen tietopohjaa, jonka varaan tulevaisuuden hoitoja voidaan kehittää.”

Apuraha mahdollistaa tutkimusohjelman rakentamisen

Emil Aaltosen Säätiön apuraha mahdollistaa tutkimusryhmän vahvistamisen yhdellä tohtorikoulutettavalla ja yhdellä postdoc-tutkijalla.

”Ilman apurahaa tutkimus etenisi edelleen, mutta hitaammin ja hajanaisemmin. Sen ansiosta voimme rakentaa yhtenäisen tutkimuskokonaisuuden ja yhdistää aptameerien valinnan, proteomiikan, laskennallisen optimoinnin ja lääkekuljetuksen samaan tutkimusohjelmaan.”

Sveitsissä syntynyt Subrizi opiskeli proviisoriksi ETH Zürichissä, väitteli Helsingin yliopistossa ja työskenteli tutkijatohtorina Aarhusin yliopistossa ennen siirtymistään Itä-Suomen yliopistoon.

Kiinnostus tutkimukseen syntyi jo lapsuudessa mikroskoopin äärellä.

” Pidän tutkimuksessa erityisesti ongelmanratkaisusta ja uuden tiedon löytämisestä. On palkitsevaa, kun pitkään työstetty tutkimuskysymys alkaa vähitellen avautua tai kun opiskelija onnistuu ratkaisemaan tutkimuksessaan vaikean ongelman.”

Astrid Subrizi on farmasian tohtori ja Akatemiatutkija Itä-Suomen yliopistossa. Hän johtaa tutkimusryhmää, joka kehittää RNA-pohjaisia lääkekuljetusjärjestelmiä silmäsairauksien hoitoon yhdistäen molekyylibiologian, proteomiikan ja tekoälyn. Säätiön tuki mahdollistaa ryhmän laajentamisen ja kokonaisvaltaisen tutkimusohjelman toteuttamisen vuosina 2027–2029.