Toiminnallinen magneettikuvaus soveltuu moderniin lääkeainetutkimukseen

Väitös biolääketieteellisen kuvantamisen alalta

Väittelijä: Proviisori Jaakko Paasonen

Aika ja paikka: 19.1.2017, Medistudia MS301, Kuopion kampus

Proviisori Jaakko Paasosen väitöskirjatyössä kehitettiin toiminnallisen magneettikuvauksen menetelmiä lääkeainetutkimusta varten. Menetelmien avulla osoitettiin muun muassa, että fensyklidiinillä voidaan mallintaa skitsofreniaan verrattavia muutoksia koe-eläinten aivoissa.

Aivojen aktiivisuutta voi mitata epäsuorasti

Toiminnallinen magneettikuvaus on moderni biolääketieteen kuvantamismenetelmä, joka mahdollistaa kehoon kajoamattoman ja turvallisen aivojen toiminnan tutkimuksen. Aivojen aktiivisuuden paikallistaminen perustuu hermosolujen toiminnan ja verenvirtauksen kytkeytymiseen toisiinsa; toiminnallisen magneettikuvauksen mittaustekniikka, joka on herkistetty havaitsemaan paikallisia muutoksia aivojen hiusverisuonistossa, kuvaa siis epäsuorasti hermoston aktiivisuutta. Vaikka toiminnallinen magneettikuvaus voidaan suorittaa turvallisesti ihmisillä, ovat eläinkokeet usein korvaamattomia, varsinkin lääkekehityksen varhaisissa vaiheissa. Väitöskirjatyön tarkoituksena olikin kehittää toiminnallisen magneettikuvauksen menetelmiä koe-eläinympäristöä varten ja hyödyntää niitä aivosairauksiin liittyvässä lääketutkimuksessa.

Menetelmän tulokset vahvasti riippuvaisia käytetystä nukutusaineesta

Koe-eläimelle tehtävässä toiminnallisessa magneettikuvauksessa eläin usein nukutetaan, jotta liikkeestä aiheutuvat häiriöt magneettikuvissa ja eläimen kokema stressi voidaan minimoida. Nukutusaineet kuitenkin lamaavat aivotoimintoja ja vaikuttavat siten toiminnallisen magneettikuvauksen tuloksiin. Väitöstutkimuksessa vertailtiin seitsemää nukutusmenetelmää. Tulokset osoittivat uretaanin olevan erinomainen vaihtoehto nukutusaineeksi tutkittaessa lääkeaineiden vaikutuksia aivoissa, kun taas esimerkiksi perinteisesti käytetty alfa-kloraloosi soveltui samaan käyttötarkoitukseen huonosti.

Aivojen verkostoitumisen taso kuvastaa kykyä reagoida ulkoiseen ärsykkeeseen

Toinen nukutusaineiden aiheuttama ongelma toiminnallisessa magneettikuvauksessa on nukutuksen syvyyden vaihtelu, joka vaikuttaa suoraan hermoston aktiivisuuteen. Väitöstutkimuksessa osoitettiin, että toiminnallisella magneettikuvauksella mitattava aivotoiminnan perustason signaali, joka kuvaa aivojen verkostoitumisen tasoa, tarjoaa tietoa aivojen kyvystä reagoida ulkoiseen ärsykkeeseen. Tämä todennäköisesti heijastaa nukutuksen syvyyttä. Kyseinen menetelmä on huomattavasti helpompi toteuttaa nukutuksen syvyyden arvioimiseksi kuin esimerkiksi kehoon kajoava aivojen sähköisen toiminnan mittaus.

Pienet fensyklidiiniannokset mallintavat skitsofrenian sosiaalisia ja kognitiivisia oireita

Menetelmäkehitystä ja sen tuloksia hyödynnettiin laajassa tutkimuksessa, jossa tutkittiin fensyklidiinin vaikutuksia aivojen toimintaan. Tulokset osoittivat, että fensyklidiini muuttaa aivojen toimintaa, verkostoitumista ja välittäjäainetasoja annosriippuvaisesti, ja muutokset ovat yhteydessä fensyklidiinin aiheuttamiin skitsofrenian kaltaisiin oireisiin. Etenkin pienten fensyklidiiniannosten aiheuttamat muutokset muistuttivat skitsofreniaa sairastavilla havaittavia sosiaalisia ja kognitiivisia oireita. Tutkimustulokset tarjoavat siis tarkkoja oiremalleja, joita voidaan suoraan hyödyntää uusien skitsofrenialääkkeiden tutkimus- ja kehitystyössä.

Väitöstutkimuksen tulokset tarjoavat lukuisia parannuksia koe-eläimille tehtäviin toiminnallisen magneettikuvauksen menetelmiin ja korostavat entisestään toiminnallisen magneettikuvauksen soveltuvuutta ja tärkeyttä aivotutkimuksessa sekä lääkekehitystyössä.

Proviisori Jaakko Paasosen väitöskirja Optimization and Implementation of Preclinical Pharmacologic fMRI for Drug Research and Development (Farmakologisen toiminnallisen magneettikuvauksen kehittäminen ja käyttöönotto lääketutkimuskäyttöön) tarkastetaan Itä-Suomen yliopiston terveystieteiden tiedekunnassa. Vastaväittäjänä toimii professori Annemie Van Der Linden Antwerpenin yliopistosta ja kustoksena professori Olli Gröhn Itä-Suomen yliopistosta. Tilaisuus on englanninkielinen.

Väittelijän painolaatuinen kuva on osoitteessa https://kuvapankki.uef.fi/A/UEF+kuvahakemisto/10900?encoding=UTF-8



Takaisin tämän vuoden artikkeleihin