Õpilasuurija abiga tõhustati viiruspõhiste ravimkandjate väljatöötamist

04. november 2025

fusion-medical-animation-EAgGqOiDDMg-unsplash

Tõhusamate ravimite väljatöötamisel on jätkuvalt üheks oluliseks takistuseks ravimi toimetamine kehas ravi vajavasse sihtkohta. Ravimi võtmine ei pruugi aidata toimeainel jõuda keha kudedesse, kus seda vajatakse, kui puudub vastav kandja või vahendaja. Tallinna Reaalkooli gümnasisti Mia Marleen Rahe uurimistöö sisuks oli ühe molekulaarbioloogias kasutatava uudse DNA „lõikamise ja kleepimise“ meetodi rakendamine, et selle abil hõlbustada viiruspõhiste ravimikandjate jõudmist sihtmärkrakkudeni ja töötada seeläbi välja tõhusamaid ravimikandjaid.

Kui me haigestume ja vajame seetõttu ravimit, siis sageli on seda vaja kehas mingis kindlas koes, näiteks kopsus, südames, maksas. Pärast manustamist kehas kindlasse sihtkohta liikuvate ja seal rakkudesse sisenevate ravimite väljatöötamiseks tehakse teaduses väga suuri pingutusi. On tehtud mitmeid edusamme, näiteks on arendatud konkreetsete sihtmärkide vastu suunatud antikehi, kuid uurimispõld on veel väga lai.

Viimasel paaril kümnendil on kiiresti arenenud viiruspõhiste geeniteraapiaravimite valdkond. Sellised ravimid on sisulises mõttes viirustesse pakitud kindla ravitoimega valku või RNA-d kodeerivad geenid, mis hakkavad pärast viiruse rakku sisenemist avalduma ehk seda valku või RNA-d tootma. Selliseid viiruspõhiseid ravimeid, mille toodetav valk peab organismis teraapiliselt mõjuma, on 2025. a septembri seisuga Euroopa Liidus müügil kaheksa. Kõige uuem viiruspõhine ravim on Vyjuvek, mille näidustuseks on bulloosne epidermolüüs, kus patsiendil on eriti habras nahk ja iga puudutus või hõõrdumine võib põhjustada valulike villide teket. Mainitud preparaat on esimene Eestisse toodud seda tüüpi ravim, et aidata üht selle haruldase päriliku haigusega last.

Üks peamisi väljakutseid geeniteraapias on see, et ravigeeni avaldumine toimuks ainult nendes rakkudes, kus seda on vaja. Selleks on mitu võimalust. Esiteks, ravigeenile võivad olla lisatud teatud raku- või koetüübile omased regulaatorjärjestused, mis võimaldavad ravigeeni avaldumist organismis vaid soovitud rakkudes või koes, mujal organismis on geeni avaldumine vaigistatud. Sel juhul on vaja ravimit aga ikkagi suures koguses, sest üldise manustamise puhul satub seda organismis kõikjale. Teine võimalus on parandada geeniravimi enda sihtimist, et see seonduks ja viiks ravitoimega geenid ainult vajalikkesse rakkudesse. See oleks patsiendile ohutum, sest võimaldaks vähendada kasutatavat ravimiannust ja ka kontrollida võimalikku immuunvastust.

Enamik viiruspõhiseid geeniteraapia ravimeid kasutab kandjana adenoassotsieerunud viiruseid (AAV). Bioloogiliselt on tegu väga väikeste viirustega (läbimõõt 20-25 nm), mis võivad siseneda paljudesse erinevatesse rakutüüpidesse põhjustamata inimese haigestumist. Nende erinevaid tüvesid leidub looduses sadu, millest teaduslikult on põhjalikumalt uuritud umbes kümne eri tüve omadusi. Viiruse rakku sisenemisel on juhtroll viirust katvatel molekulidel. Adenoassotsieerunud viirusi (AAV) ümbritseb valguline kate ehk kapsiid. See koosneb 60-st kapsiidivalgust, mida kodeerib üks ja sama geen. Kapsiidivalgud on justkui käteks, mis organismi sattudes kindlatest raku pinnamolekulidest „kinni haaravad“ ja aitavad viirusosakesel rakku siseneda. AAV tüvedel on erinev kapsiidivalgu järjestus, seetõttu võivad AAV tüved seonduda ühe või teise koe- ja rakutüübiga erineva efektiivsusega. Ka on avastatud organismis kindlale sihtmärgile seonduvaid lühikesi valgujärjestusi ehk peptiide.

Tallinna Reaalkooli õpilane Mia Marleen Rahe tegeles oma uurimistöös AAV-dega ja tema töö eesmärgiks oli koostada nn kuldvärava (ingl Golden Gate, teatud tüüpi DNA „lõikamise ja kokkukleepimise“ viis) meetodil põhinev kloneerimisplatvorm AAV kapsiidivalkude soovikohaseks muutmiseks. See meetod on väga sobiv suure hulga uute kapsiidivariantide loomiseks. Täpsemalt oli Mia Marleeni ülesandeks koostada DNA plasmiidikogu, mis sisaldab AAV kapsiidivalkude geenilõike ja peptiidide geenilõike, millel on varasematest uuringutest teada võime seonduda kopsu- ja kasvajakoe pinnal olevate sihtmärkidega. Kasutades loodud plasmiide, lisas Mia Marleen eri peptiide viiruse kapsiidivalkude väljaulatuvasse ossa. Piltlikult võib seda lähenemist ette kujutada nii, et Mia Marleen konstrueeris viiruse pinnal olevad „molekulkäed“ kopsu- ja kasvajarakkude suhtes kleepuvamaks. Sel viisil erinevate valkude osadest kokku pandud kunstlikke valke nimetatakse kimäärseteks. Töös uuriti, kas selliste kimäärsete valkude tekitamine võiks AAV-de sihtmärki muuta või olemasolevat äratundmist tugevdada.

Kokku valmistas Mia Marleen kakskümmend uut kimäärset AAV viiruse kapsiidivalgu varianti. Seejärel testis ta, millise saagisega kimäärsete kapsiidivalkudega AAV-sid laboritingimustes kasvatatavas inimesest pärit rakuliinis paljundada saab, sest sel viisil toodetakse viirusravimeid ka tööstuslikult. Katsete tulemusel selgus, et muudetud kapsiidivalkudega viiruse variandid paljunesid rakkudes reeglina kehvemini kui looduses leiduvad adeno-assotsieerunud viiruse tüved. Seejärel testis ta, kuidas suudavad muudetud kapsiidivalkudega viirused kunstlikes tingimustes kasvavaid kopsu- ja kasvajarakuliine nakatada. Ta leidis, et viiruse pinnavalkude järjestuse lisatud peptiidid mõjutasid nakatamise võimet eri rakuliinides erineval määral, mis näitab osade variantide potentsiaali edasisteks uuringuteks.

Mia Marleeni uurimistöö oli osa suuremast projektist, mille raames uuritakse peptiidide mõju viirusvariantide rakuspetsiifilisusele. Uurimistöö tulemusena valminud optimeeritud DNA „lõikamise ja kleepimise“ meetod ja plasmiidikogu on suureks abiks muudetud pinnavalkudega AAV-de kiiremaks tootmiseks. Ühtlasi proovis õpilane läbi kogu muudetud pinnavalkudega AAV-de tekitamise ja testimise laboratoorse tööahela.

Mia Marleen Rahe uurimistöö „Erinevate kapsiidivalkudega pakitud adenoassotsieeritud viirusvektorite nakatumisvõime mõõtmine koekultuurides“ saavutas 2025. aasta õpilaste teadustööde konkursil gümnaasiumiastmes I koha.

Töö juhendajateks olid IVEX Lab OÜ tegevjuht Illar Pata ja õpetaja Kersti Veskimets.

Uurimistööga saab täpsemalt tutvuda õpilaste teadusajakirjas Akadeemiake.

Kokkuvõtte koostasid: Pille Säälik (Ravimiamet; SA Akadeemiake) ja Illar Pata (IVEX Lab OÜ)

Vaata lugu ka Novaatorist.