Virukset tunnetaan parhaiten taudinaiheuttajina, mutta. Virukset lääketieteen apuna. lääketiede. Katsausartikkeli. Tärkein tieto.

Transkriptio

1 & Laajempi versio artikkelista julkaistaan lehden internet-sivuilla > Sisällysluettelot > 12-13/2008. lääketiede Katsausartikkeli Veijo Hukkanen, Kirsi Harila Virukset lääketieteen apuna Tärkein tieto K Viruksia on hyödynnetty monin tavoin lääketieteessä, ja niiden käyttö on monipuolistumassa uusien hoitotapojen kehittyessä. K Rokoteviruksia on käytetty jo vuosisatojen ajan lääketieteellisiin tarkoituksiin. K Virusvälitteisen geenihoidon kliiniset tutkimukset ovat hyvin pitkällä, ja eräät sovellukset saattavat tulla lähivuosina osaksi tautien hoitokäytäntöjä. K Pahanlaatuisten kasvainten virushoito on nopeasti kasvava tutkimusalue. K Molekyylilääketieteessä ja bioteknologiassa on käytössä monia virusten komponentteja hyödyntäviä menetelmiä. K Bakteerien virukset, bakteriofagit, ovat hyödyttäneet lääketiedettä fagihoitojen muodossa, bakteeridiagnostiikassa sekä molekyylilääketieteen eri sovelluksissa. Virukset tunnetaan parhaiten taudinaiheuttajina, mutta ihmiskunta ja lääketiede ovat myös hyötyneet niistä suuresti. Virusten molekyylibiologian ja patogeneesin tutkimus on mahdollistanut sen, että nykyisin viruksista jalostetaan tarkoituksellisesti välineitä tautien ehkäisyyn ja hoitoon. Esimerkkeinä tästä ovat elävät virusrokotteet ja geenihoitotarkoituksiin kehitetyt virusvektorit eli geeninkuljettimet sekä kasvainten tuhoamiseen tarkoitetut hoitovirukset. Virusten ominaisuuksia on hyödynnetty molekyylilääketieteessä jo pitkään. Niitä voidaan käyttää vektoreina geenien ilmentämiseen tai niiden komponentteja geeniteknologisina työvälineinä: tästä esimerkkinä retrovirusperäisen käänteiskopioijaentsyymin (RT) laaja käyttö geenitutkimuksessa. Bakteriofagit, bakteereita infektoivat virukset, ovat nekin monin tavoin hyödyllisiä bioteknologiassa, ja ne ovat palvelleet jopa lääkkeenomaisessa käytössä erilaisten bakteeri-infektioiden hoidossa. Rokotevirukset Rokotteina käytetyt elävät, heikennetyt virukset ovat kaikille tuttu, käytännöllinen virusten hyödyntämisen sovellus. Nykyisin yleisimmät elävät rokotevirukset ovat kudos- ja soluviljelmissä kasvattamalla heikennettyjä viruskantoja. Ensimmäiset elävät rokotevirukset olivat kuitenkin luonnon viruksia, kuten Edward Jennerin vuonna 1796 isorokon torjuntaan soveltama lehmärokkovirus (vaccinia), jolla saatiin tämä erittäin vakava tauti hävitetyksi maapallolta (1). Viruksen käsitettä ei tosin vielä Jennerin aikaan tunnettu. Jennerin rokote korvasi nopeasti vaarallisen variolaatiomenettelyn, jossa rokkoaine saatiin isorokkoruvesta. Ajanmukaista isorokon torjuntaa suoritettiin Suomessakin: Turun piirilääkäri Haartman aloitti variolaation vuonna 1745, ja Jennerin rokotetta alettiin käyttää jo vuonna 1802 (1,2). Keltakuumeen torjunta elävällä virusrokotteella 1930-luvulla oli menestys, ja kyseinen rokote on pysynyt käytössä vuosikymmeniä (3). Nobelin palkinto myönnettiin rokotteen kehittäjälle Max Theilerille vuonna Esimerkkejä elävistä virusrokotteista Elävän poliovirusrokotteen (Sabin) kehittäminen 1950-luvulla mahdollisti suurten ihmisjoukkojen rokottamisen suhteellisen edullisin kustannuksin. Tätä rokotetta käytettäessä ovat kuitenkin tulleet esiin elävällä viruksella rokottamisen harvinaiset, mutta vakavat riskit (4). Poliorokotteiden dramaattista syntyhistoriaa on äskettäin käsitelty Suomen Lääkärilehdessä (5). Tuhkarokon, vihurirokon ja sikotaudin torjunta Suomessa MPR-yhdistelmärokotteella on ollut hyvin menestyksellistä (6), ja parissa vuodessa MPR-projektin 1277

2 aloittamisesta vuonna 1982 nämä taudit olivat vähentyneet muutamiin kymmeniin tapauksiin vuodessa, joskin vihurirokko vähän hitaammin. Vaikutus ilmeni koko väestössä, vaikka rokotukset keskitettiin lapsiin (7). Tuhkarokkoviruksen heikennetyt kannat ovat toimineet rokotteina varsin hyvin, mikä on rohkaissut tutkimaan elävän tuhkarokkovirusvektorin käyttöä aikaansaamaan immuniteettia myös muita viruksia vastaan (8). Vesirokkoviruksen rokotekanta (VZV Oka) on sekin heikennetty monilla siirrostamisilla soluviljelmissä. Se on tunnettu ja turvallinen elävä rokote, jonka tehosta sekä yhdistämisestä muihin eläviin rokotteisiin on merkittäviä suomalaisia tutkimuksia (9,10). Vesirokkorokotteesta on kehitetty valmiste, joka suojaa myös vyöruusua vastaan. Tämä rokote on erittäin laajassa tutkimuksessa osoittautunut turvalliseksi, ja sillä voisi vähentää merkittävästi vyöruusun aiheuttamaa taudintaakkaa ikääntyneillä ihmisillä (11). Rotavirusripuleita vastaan on kehitetty eläviä rokotteita, joissa on eläimen rotaviruksen runkoon yhdistetty ihmisen rotavirusten antigeenisia proteiineja. Näistä rokotteista on äskettäin julkaistu suomalainen tutkimus, joka on saanut kansainvälisesti merkittävää tunnustusta (12). Taulukko 1. Esimerkkejä virusryhmistä, joista on kehitetty vektoreita geeninsiirtoon tai kasvainten viroterapiaan. Virus Sovellus Adenovirus Terapeuttinen geeninsiirto (115,116,117,61) Syövän viroterapia (43,53) Retrovirus (hiiren leukemiavirus) Geeninsiirto jakautuviin soluihin (47,118,119) Lentivirukset (HIV) Geeninsiirto postmitoottisiinkin soluihin (120,121) AAV (parvovirus) Geeninsiirto postmitoottisiinkin soluihin (76,122) Herpes simplex -virus Aivokasvainten tuhoaminen (63,123) Geeninsiirto hermosoluihin (124) Bakulovirus Kohdennettu geeninsiirto (84,85) Alfavirus (Semliki Forest) Geeninsiirto (125) Kasvainten tuhoaminen (90) Poxvirus (Vacciniavirus) Kokeellinen ekspressio- ja rokotevektori, onkolyyttinen virus, isorokkorokotteen virus (22,126) Rhabdovirus (VSV) Kokeellinen syövän viroterapia (89) Paramyksovirus (NDV) Syövän viroterapia (127) Sikotautivirus Syövän viroterapia (32,128) Reovirus Kokeellinen syövän viroterapia (129) Poliovirus Kokeellinen syövän viroterapia (130) Influenssa A -virus Syövän viroterapia (30) Uusien virusrokotteiden kehittäminen Uudet elävät rokoteviruskannat pyritään räätälöimään geeniteknologian keinoin ilmentämään rokoteantigeenia tehokkaasti ja turvallisesti. On myös pyritty kehittämään monikomponenttirokotteita, jotka ilmentäisivät usean eri taudinaiheuttajan antigeeneja samasta rokotevirusrungosta (2). Tähän tarkoitukseen sopinevat parhaiten suhteellisen suurikokoiset DNA-virukset, kuten esimerkiksi pox- ja herpesryhmän virukset, joihin on kloonattavissa suuriakin siirtogeenijaksoja. Viimeaikaista kehitystä virusrokoterintamalla ovat edustaneet näyttävästi rokotteet eräitä ihmisen papilloomaviruksia (HPV) vastaan (13). Näitä kehitettäessä on ollut ensiarvoisen tärkeää, ettei kyseisten papilloomavirusten DNA:ta sisältyisi rokotteeseen HPV:n koodittamien syövälle altistavien geenien takia. Rokotekehityksen haasteina ovat pysyneet muun muassa HIV-rokotteen kehittäminen ja rokotteen aikaansaaminen malariaa vastaan. Näihin ongelmiin tutkijat pyrkivät kehittämään ratkaisuja myös viruksia hyödyntäen (17,18). Kokeellisia rokotteita on kehitetty immuunikatoviruksia vastaan (HIV, apinoiden SIV) käyttäen rokoterunkoina mm. räätälöityjä suuria DNA-viruksia kuten herpes simplex -virusta (19,20,21) tai vacciniavirusta (22). Suomessa tehtävässä HIVrokotekehitystyössä hyödynnetään myös virustutkimuksen tuloksia ja virusten eri komponentteja, vaikka itse koerokote ei perustukaan varsinaiseen virusvektoriin (23). Rokotetutkijat ratkaisevat myös ongelmia rokotekehittelyssä lintuinfluenssaviruksesta ihmisiin siirtyvää pandemiavirusta vastaan (24). Tavallisimmin käytetyt influenssarokotteet sisältävät viruksen pintaproteiineja, jotka on puhdistettu kananmunissa tuotetuista influenssaviruksista. Koska linnun patogeenista influenssavirusta ei voida kasvattaa turvallisesti laboratoriossa eikä tuottaa kananmunissa, on rokotekehittelyssä ryhdytty yhdistelemään patogeenisen viruksen pinta-antigeeneja turvallisempien influenssaviruskantojen muihin rakenneosiin. Nämä yhdistelmävirukset lisääntyvät hyvin kananmunissa ja ovat rokotekokeiluissa aiheuttaneet suojaavien vasta-aineiden syntymistä (25). Pitkäaikainen ongelma lääketieteessä on ollut rokotteen kehittäminen genitaaliherpestä vastaan. Herpes simplex -viruksen (HSV) biologiasta johtuen sille on vaikea kehittää tehokasta rokotetta, sillä HSV väistelee mestarillisesti immuunipuolustusta, ja se aiheuttaa jo ensi-infektion alkuvaiheessa latentin, uusiutumaan kykenevän infektiomuodon (26,27). Ongelmista huolimatta on kuitenkin jo kehitetty sellainen komponenttirokote HSV-2-virusta vastaan, joka suojaa HSV-seronegatiivisia naisia infektion kliinisiltä oireilta (28). Kokoviruspohjainen, geeniteknisesti muunneltu herpes simplex -rokote saattaisi kuitenkin olla tehokkaampi (20,29). HSV-1-rokoteantigeenien käyttö HSV-2:n lisäksi olisi mielekästä, sillä useissa maissa valtaosa uusista nuorten ihmisten genitaaliherpeksistä on HSV-1-tyypin aiheuttamia. Virusvälitteiset geenihoidot ja pahanlaatuisten kasvainten virushoidot Geenihoidossa pyritään saamaan aikaan hoitovaste somaattisissa soluissa siirtämällä niihin geneettistä materiaalia (40,41) pyrkien joissain tapauksissa kompensoimaan geeninsiirrolla virheellisen tai puuttuvan geenin aiheuttamaa haittaa. Virukset ovat hyvin tutkittuja solunsisäisiä organismeja, jotka ovat luontaisesti erikoistuneet geeniensä kuljettamiseen kohdesoluihin. Näiden ominaisuuksiensa johdosta viruksia voidaan muuntaa otollisiksi vektoreiksi hoidollisiin geeninsiirtoihin, joissa valikoitu geenijakso kuljetetaan haluttuun kudokseen tai solukkoon (42,43,44). Virusvektoreiden tuotanto suurissakin määrin lääkkeiltä edellytettävällä puhtaustasolla on mahdollista, ja siitä on kokemusta rokotetuotannon piiristä. Monet geenihoitovektoreista ovat lisääntymiskyvyttömiä poistogeenisiä viruksia, jotka eivät voi monistua elimistössä, vaan niiden tuotanto edellyttää erityisesti 1278

3 valmistettua tuotantosolulinjaa, joka korvaa poistettujen virusgeenien toiminnot. Virushoitoa eli viroterapiaa taas käytetään syöpäsolujen tuhoamiseen heikennetyillä, mutta rajoittuneesti lisääntymiskykyisillä hoitoviruksilla. Virusvektoreita on kehitetty monista virusryhmistä. Esimerkkejä virusvälitteiseen geeninsiirtoon tai kasvainten viroterapiaan kokeilluista viruksista on koottu taulukkoon 1, ja kuviossa 1 on havainnollistettu yleisimpien virusvektorien genomirakennetta. Geenihoito on valtaosaltaan vielä kokeellinen tutkimusalue, mutta kliinisiäkin tutkimuksia on käynnissä tai saatettu loppuun jo yli ( genmed/clinical/). Geeninkuljettimena tai muuten pääasiallisena hoidollisena vaikuttajana on näissä tutkimuksissa useimmiten jokin virus, ja valtaosa tutkimuksista kohdistuu syöpiin. Tähän asti julkaistut satunnaistetut tutkimukset syövän geenihoidosta adenoviruksilla ovat tuottaneet myönteisiä tuloksia. Kolme suomalaistakin kliinistä tutkimusta on yllä mainitussa kansainvälisessä rekisterissä mukana; kaikki näistä on toteutettu Kuopion yliopistossa. Virusvälitteisen geenihoidon alkuvaiheen menestys Geeniterapia tieteellisenä käsitteenä on tunnettu ainakin 1970-luvulta alkaen, ja jo 1980-luvun alusta aihe esiintyy suomenkielisessäkin lääketieteellisessä kirjallisuudessa (45) luvun alusta lähtien geeniterapiaa koskevien tieteellisten julkaisujen määrä on lisääntynyt ripeästi. Ensimmäinen julkaistu geeninsiirtokokeilu ihmiseen tehtiin vuonna 1989, ja ensimmäinen varsinainen ihmisen geeniterapiakoe suoritettiin USA:ssa vuonna Tällöin siirrettiin toimintakykyinen adenosiinideaminaasigeeni (ADA-geeni) ADA-SCIDimmuunivajavuuspotilaan lymfosyytteihin käyttäen retrovirusvektoria (46). Kyseinen virusvälitteinen geeninsiirto tehtiin potilaalta otettuihin veren valkosoluihin soluviljelyolosuhteissa, ja sen jälkeen geenihoidettuja soluja palautettiin potilaan verenkiertoon useaan eri otteeseen. Tämän ADA- SCID-taudin geenihoito on todettu menestyksekkääksi eräillä potilailla pitkänäkin seuranta-aikana (47). Kuitenkin isäntäsolun DNA:han integroituvia varhaisen sukupolven retrovirusvektoreita käytettäessä on sittemmin ilmennyt vakaviakin komplikaatioita (ks. edempänä). Menestyksellisiä geenihoitokokeiluja ja toisaalta geenihoidon tutkimuksissa koettuja vastoinkäymisiä esitellään taulukossa 2. Geenihoidon mekanismeja Virusvälitteisessä geenihoidossa voidaan noudattaa erilaisia strategioita. Viruksella voidaan kuljettaa kohdesoluun geenivirhettä kompensoiva geeni, kun taas kasvainhoidoissa voidaan soluihin tuoda jokin lääkeherkkyysgeeni tai esimerkiksi verisuonitautien hoidoissa voidaan virusvektorilla ilmentää hyödyllistä kasvutekijägeeniä. Viruksella soluun vietävä geneettinen jakso voi olla muutakin kuin geeni: se voi olla vaikkapa geenien häirintään ja niiden RNA-välitteiseen vaimentamiseen tarkoitettu elementti (48,49,50). Yksinkertaisimmillaan voidaan syöpäsolujen tuhoamiseen käyttää luonnossa esiintyviä, muuntamattomia muiden eläinlajien viruksia. Yleisemmin käytetään jotain luonnonviruksesta muunneltua johdannaista, josta on poistettu vaikkapa solun puolustusvasteita manipuloiva virulenssigeeni. Tällainen muunnettu virus ei pysty lisääntymään terveissä soluissa, mutta pystyy lisääntymään ja aiheuttamaan solutuhoa syöpäkasvaimessa, jonka soluista kyseinen sisäinen puolustusmekanismi on inaktivoitunut tai puuttuu (32,40,43,51). Näitä solun mekanismeja voivat olla esimerkiksi p53-kasvurajoitegeenin ohjaama apoptoosi tai interferonivasteeseen kuuluva PKR-kinaasivaikutus. Tunnettu hoitovirus on syöpäsolujen tuhoamiseen tarkoitettu adenovirusvektori dl1520 (tai ONYX-015), jolta on poistettu solun p53-tekijää inaktivoiva E1B55K-geeni ja joka voisi lisääntyä vain p53-puutteellisissa kasvainsoluissa (52,53). Tällä viruksella on saavutettu hoitovasteita yli 60 %:lla tutkimuspotilaista muun muassa pään ja kaulan alueen syövissä, etenkin jos virushoito on yhdistetty kemoterapiaan (54). Adenovirukset geenikuljettimina Adenoviruksia on käytetty p53-kasvurajoitemolekyylin ilmentämiseen p53-negatiivisissa syövissä. Tällainen virusvektori (Gendicine TM ) on virallisesti hyväksytty pään ja kaulan alueen syöpien hoitoon Kiinassa (56). Syöpäsoluihin vietynä p53-geeni estää solukon kasvua monin tavoin, muun muassa laukaisemalla ohjelmoituneen solukuoleman. Adenoviruksia on hyödynnetty myös verisuonitautien hoitotutkimuksissa, esimerkiksi tuottamalla niistä uudisverisuonien kasvua edistäviä tekijöitä (57,58). Annostelemalla koronaarisuoniin angioplastian yhteydessä VEGF-endoteelikasvutekijää ilmentävää adenovirusvektoria on Suomessa tehdyssä tutkimuksessa saatu myönteisiä hoitovasteita (59) ja on havaittu verisuonituksen lisääntymistä alaraajojen verenkierron hoidossa vastaavanlaisella vektorilla (60). Viimeksi mainituissa satunnaistetuissa tutkimuksissa käytetyt geenihoidot todettiin myös turvallisiksi potilaille. Adenovirusta on myös käytetty aivokasvainten hoitokokeissa viemään kasvainsoluihin herpes simplex -viruksen lääkeherkkyysgeeniä, tymidiinikinaasia (TK), joka altistaa kasvainsolun tuhoutumiselle, kun potilaalle annetaan herpeslääkkeenä tunnettua aihiolääkettä gansikloviiria. Tällai- Taulukko 2. Esimerkkejä edistyksestä geenihoitotutkimuksissa sekä vastoinkäymisistä tai geenihoidon komplikaatioista. Onnistumisia ADA-SCID-taudin geenihoito retrovirusvektorilla (46) Rohkaisevia tuloksia onkolyyttisellä adenoviruksella yhdistettynä lääkehoitoon (54) Gliooman hoito lääkeherkkyysgeeni-adenoviruksella (61) p53-adenoviruksen hyväksyminen pään ja kaulan syöpien hoito-ohjelmaan Kiinassa (56) Muut menestykselliset satunnaistetut syövän hoitotutkimukset (55,131), Parkinsonin taudin kokeellinen hoito AAV-vektorilla (132) 1 Vastoinkäymisiä Systeeminen inflammaatioreaktio ja kuolema adenovirusvektorin yliannostustapauksessa (78) Leukemiatapaukset hoidoissa retrovirusvektoreilla (80, 1 Lukuisia muita onnistuneita geenihoitotutkimuksia on äskettäin raportoitu alan kansainvälisissä kongresseissa (

4 Monet bioteknologian ja molekyylilääketieteen laboratoriomenetelmät hyödyntävät viruksilta peräisin olevia kompolääketiede sella geenihoidolla saatiin suomalaisessa kontrolloidussa, satunnaistetussa tutkimuksessa glioomapotilaiden leikkauksen jälkeinen elinaika pitenemään lähes kaksinkertaiseksi (61). Herpesviruksetkin tuhoavat kasvaimia Aivokasvainten hoitoon on kehitetty vektoreita myös hermostohakuisesta herpes simplex -viruksesta, yleensä poistamalla siitä neurovirulenssigeeni ja sen lisäksi joitain muitakin funktioita, tarkoituksena suunnata viruksen kohdentumista kasvaimen soluihin keskushermostossa (62,63). Tunnetuin tällainen herpesvektori on G207, joka on 1990-luvulta alkaen ollut kliinisissä kokeissa (64,65). Neurovirulenssitekijän suhteen poistogeenistä HSV-rekombinanttivirusta 1716 on myös käytetty kauan kliinisissä tutkimuksissa (66,67). Tämänkaltaiset virukset ovat turvallisia, mutta toisaalta ehkä heikkotehoisia, ja HSV-vektoreita on pyritty vahvistamaan lisämuokkauksella sekä liittämällä niihin sytokiinigeenejä immuunivasteen houkuttelemiseksi kasvainta vastaan (68,69,70,71). Sytokiineja ilmentäviä herpesvektoreita on hyödynnetty myös Suomessa koemalleissa neuroimmunologisen taudin geenihoidossa (72). Täysin lisääntymiskyvyttömillä HSV-vektoreilla on monia sovellusaloja geenihoidossa, muun muassa kivun, neurodegeneraation tautimallien sekä kasvainten hoidoissa ja jopa rotan erektiohäiriömallin hoitotutkimuksissa (73,74). Parvoviruksen lisääntyvä käyttö geenihoidossa AAV-parvoviruksesta (adeno-associated virus) johdetut, solun DNA:han integroitumiskykyiset vektorit saattavat soveltua moneen geenihoitokäyttöön (75). Rajoituksena ovat kuitenkin vektorin pienehkö koko, joka sallii vain muutaman tuhannen emäsparin suuruiset siirtogeenit, sekä mahdollinen immuunivaste AAV:lle joko luonnollisen altistuksen tai hoidon seurauksena (76). Aivokasvainten kokeellisissa hoitomalleissa on kuitenkin hyödynnetty eri AAV:n tyyppejä, mikä vähentää immuunivasteen aiheuttamia haittoja tämän vektorin käytölle (77). Geenihoidon vastoinkäymisiä ja komplikaatioita Geenihoidon ehkä tunnetuin takaisku tapahtui varhaista vektorisukupolvea edustaneen adenovirusvektorin yliannostuksen yhteydessä vuonna 1999 (taulukko 2). Ornitiinitranskarbamylaasigeeniä (OTC) kuljettavaa adenoviruspohjaista vektoria annettiin perinnöllistä OTC-puutosta sairastavalle nuorelle miehelle maksavaltimoon yli viruspartikkelia. Potilas sai sytokiinivälitteisen tulehdusreaktion, intravaskulaarisen koagulaatiotilan sekä monielinvaurion ja kuoli muutamassa vuorokaudessa (78). Asiaa käsittelevässä tieteellisessäkin kirjoittelussa esiintyi taipumusta otsikoida ongelma laajemmin geenihoitoa koskevaksi (79), vaikka kyseessä oli tietyn yksittäisen virusvektorin yliannostus vakavasti sairaalle potilaalle. Hyvin alkaneessa X-SCID-immuunipuutostilan geenihoitotutkimuksessa havaittiin kolme leukemiatapausta, joista kaksi perustui leukemian syntyyn liittyvän LMO2-solugeenin aktivaatioon retrovirusvektorin integroitumisen sivuvaikutuksena (80). Loppuvuodesta 2007 ilmeni yksi vastaavanlainen leukemiatapaus englantilaisessa X-SCID-taudin hoitotutkimuksessa varhaisen sukupolven retroviruksella ( Solun DNA:han integroituvilla retrovirusvektoreilla syöpäriski on olemassa, mutta uuden sukupolven lenti- ja retrovirusvektoreilla (kuvio 1) riski on edelleen vähentynyt. Nivelreuman hoitotutkimuksen piirissä tapahtui äskettäin USA:ssa kuolemantapaus. Potilaan saaman nivelensisäisen AAV-vektori-injektion yhteys patogeneesiin on kuitenkin epätodennäköinen (81). Potilas sai myös TNF-antagonistilääkitystä ja menehtyi yleistyneeseen histoplasmainfektioon. Virusvälitteisen geenihoidon kohdentaminen Hoitovirusten tarkempi kohdentaminen haluttuun vaikutuspaikkaansa elimistössä vähentäisi virusten hakeutumista terveisiin kudoksiin, mikä auttaisi pienentämään hoidoissa tarvittavien virusten annosta, ja siten edelleen parantaisi geeninsiirtojen turvallisuutta. Erilaisia kohdentamismenettelyjä on tutkittu laajasti adenoviruksilla (43,82). On mahdollista käyttää sovittimina molekyylejä, jotka peittävät virusvektorin pinnalta luonnollista reseptoria tunnistavat rakenteet ja jotka toisaalta ohjaavat virusvektorin tarttumaan syöpäsolujen pinnalle (43). Adenoviruksilla voidaan myös geneettisesti muuntaa reseptoriin tarttuvaa rakennetta, vaikkapa vaihtamalla se toisen adenovirustyypin vastaavaan rakenteeseen (82,83). Esimerkkinä tästä on adenovirus 5-pohjaisen vektorin reseptorintunnistuskohdan vaihtaminen adenovirus 3:n tai 35:n kanssa. Lisääntymiskykyiset virukset kasvainten tuhoajina Syöpäkasvainten hoitoihin on etsitty sopivia tuhoajaviruksia laajalti ihmisen ja eläinten eri virusryhmistä (32). Edellä on jo mainittu NDV- ja influenssavirusten käyttö, ja myös eläinvirus VSV on onkolyyttisen ominaisuutensa vuoksi tutkimuskäytössä (89). Semliki Forest -viruksen vaarattoman A7(74)-kannan käyttöä erilaisten kasvainsolukoiden tuhoamisessa tutkitaan myös Suomessa (90,91). Virusvälitteisen geenihoidon tehoa syöpiä vastaan on pyritty lisäämään myös yhdistämällä virushoito säde- ja lääkehoitoihin. Erityisesti tätä on tutkittu adeno- ja HSV-pohjaisilla vektoreilla (51,92,93). Eturauhassyövän hoitotutkimuksessa saavutettiin hyviä tuloksia yhdistämällä sädehoitoon lääkeherkkyysgeenejä ilmentävän adenovirusvektorin käyttö (94). Samanaikainen syövän sädehoito edistää herpes simplex -viruksesta johdettujen, ehdollisesti lisääntymiskykyisten syöväntuhoajavektoreiden tehoa perustuen säteilytetyssä solussa tapahtuviin tiettyjen signalointireittien aktivaatioon, mikä suosii HSV:n lisääntymistä (92). Virusvektoreista voidaan myös bioteknisesti valmistaa yhdistelmiä, joissa on hyödyllisiä elementtejä useammista eri vektoreista. Geenihoidossa voidaan myös käyttää eri hoitovirusten yhdistelmää parhaan hoitotuloksen saavuttamiseksi (32). Muita virushoitoja ja virusten bioteknologisia käyttöalueita 1280

5 nentteja (42). Käänteentekevimpiä virologian lahjoja laboratoriolääketieteelle on vuonna 1970 kuvattu retrovirusten käänteiskopioijaentsyymi (RT; 95,96), jota koskevista tutkimuksista David Baltimore ja Howard Temin saivat lääketieteen Nobelin palkinnon RT teki mahdolliseksi lähetti- RNAsta tapahtuvan cdna-kloonauksen (97,98), mikä on ollut koko geenitutkimuksen perusedellytyksiä. Bakteerien virukset ihmisen apuna Bakteriofageja on käytetty merkittävinä molekyylibiologian ja genetiikan tutkimusmalleina jo 1900-luvun alkupuolelta lähtien, ja nämä bakteerien virukset ovat myös toimineet työvälineinä laboratorioissa. Bakteriofageja voidaan hyödyntää erilaisten geeni-, peptidi- ja vasta-ainekirjastojen luomisessa ja tutkimisessa (99,100) kuten myös nanoteknologisissa sovelluksissa ja biomateriaalitutkimuksissa (101). Uusia English summary Increasing importance of viruses in the service of medical science Viruses are commonly exploited in medical science. Well-known applications are live vaccine viruses and viral gene therapy vectors. Bacterial viruses, bacteriophages, have also served the scientific community in many ways, enabling the construction of large libraries of cloned genes and the large scale screening of peptides. Bacteriophages have even been used as pharmacological products in phage therapies of bacterial infections. There are also numerous applications of viruses and viral components in molecular medicine, the most familiar being the use of the retroviral reverse transcriptase enzyme for molecular cloning. Virus-mediated gene transfer systems are at advanced stages of clinical testing and likely to be accepted as part of clinical therapy regimens in the near future. Virotherapy, i.e. the use of conditionally replicating, attenuated viruses to lyse cancer cells, is also a rapidly advancing approach. Combination of different treatment modalities with virotherapy is becoming a promising direction of research. Some cases of severe complications have emerged during gene therapy studies utilizing certain types of virus vectors. Extensive research is ongoing aimed at developing more precisely targeted and safer vectors for human gene therapy. Veijo Hukkanen Professor of Virology University of Oulu, Department of Microbiology veijo.hukkanen@oulu.fi Kirsi Harila bioteknisiä työvälineitä RNA-tutkimukseen on löydetty myös bakteriofagien polymeraasientsyymeistä (102). Lääketieteen piirissä bakteriofageja on käytetty apuna myös diagnostiikassa bakteerilöydösten fagityypityksessä. Erästä länsimaista jo unohtunutta bakteerivirusten käyttösovellusta ollaan löytämässä uudelleen: bakteriofagihoidon kehittämiseen ja käyttöönottoon on havaittu tarvetta, kun antibioottiresistenssiongelmat ovat laajentuneet (103,104,105). Koska bakteriofagit ovat yleensä isäntäbakteerilleen spesifisiä, eivätkä kykene infektoimaan ihmisen tai eläinten soluja, voitaisiin fagihoidot parhaimmillaan kohdentaa juuri kulloistakin taudinaiheuttajabakteeria vastaan. Fagipreparaatteja on annosteltu hoidoissa esimerkiksi suun kautta suolistoinfektioissa ja ulkoisesti tai paikallisina injektioina ihon bakteeri-infektioissa. Vakavien suoliston bakteeri-infektioiden fagihoitoja harrastettiin innostuneesti Euroopassakin luvun ensi vuosikymmeninä ennen antibioottien valtakautta, ja entisen Neuvostoliiton alueella fagihoitoja sekä niiden tutkimuksia jatkettiin II maailmansodan jälkeenkin (106, 107). Suomessakin seurattiin 1940-luvulla tarkasti fagihoitojen kehitystä ja mahdollisuuksia (108). Viime vuosina kaupalliset yrityksetkin ovat taas alkaneet kehittää ja markkinoida bakteriofagivalmisteita muun muassa ihmisen ja hyötyeläinten E.coli- ja salmonellainfektioiden hoitoon (104, Lopuksi Virukset ovat monin eri tavoin hyödyttäneet lääketiedettä ja lääketieteellistä tutkimustyötä. Tässä katsauksessa ei ole mahdollista käsitellä virusten hyötykäyttöä muun muassa eläinlääketieteessä, maa- ja metsätaloudessa tai kasvitieteessä muuten kuin lyhyiden esimerkkien avulla. Virusten mahdollinen käyttö bioaseina jää myös tämän katsausaiheen ulkopuolelle. Virusvälitteiset geenihoidot ja kasvainten virushoito lienevät tulossa jo lähivuosina osaksi kliinisiä hoitokäytäntöjä. On ilmeistä, että mitä laajemmin eri virusryhmiä kokeillaan näihin sovelluksiin, sitä varmemmin tulemme kohtaamaan myös yllättäviä yksittäisiä komplikaatiotapauksia. Vakiintuneisiin ihmisen viruksiin perustuvien hoitovektorien taudinaiheuttamiskyvyn yllättävä lisääntyminen geenihoidossa on kuitenkin epätodennäköistä, sillä evoluution myötä luonnon virukset ovat jo löytäneet itselleen edullisimmat olosuhteet ja tehokkaimmat geneettiset edellytyksensä. Geeninsiirtojen lääketieteellinen tutkimus ja niiden hoidollinen suorittaminen on hyvin tarkoin viranomaisten valvomaa sekä tiedeyhteisön tarkkailemaa. Ongelmaksi voivat muodostua lääketieteelliseen hoitoon liittymättömät sovellukset. Lienee vain ajan kysymys, milloin kilpaurheilun alalla alamme kohdata geenidoping-ilmiöitä, sillä muun muassa erytropoietiinin tai kasvuhormonin ylituotantoon geenivektorien avulla terveissä henkilöissä lienee varsin hyvät tekniset valmiudet olemassa (114). Suomen Geeniterapiaseura FSGT ( edustaa geenihoito- ja vektoritietämystä suomalaisen lääketieteen piirissä. >> 1281

6 Kirjallisuutta 1 Hyypiä T, Halonen P. Isorokon hävittämisestä 10 vuotta. Duodecim 1990;106: Hyypiä T, Vaheri A, Halonen P. Virustutkimuksen 100 vuotta. Duodecim 1995;111: Theiler M, Smith HH. The use of yellow fever virus modified by in vitro cultivation for human immunization. J Exp Med 1937;65: Hovi T, Salmi A. Onnistuuko polion juuriminen meillä ja muualla? Duodecim 2001;117: Peltola H. Poliorokotteen mutkainen kehitystaival. Suom Lääkäril 2007;62: Peltola H, Karanko V, Kurki T ym. Rapid effect on endemic measles, mumps, and rubella of nationwide vaccination programme in Finland. Lancet 1986;1: Peltola H, Heinonen OP, Valle M ym. Tuhkarokon, sikotaudin ja vihurirokon hävittäminen Suomesta. Duodecim 1990;106: Zuniga A, Wang Z, Liniger M ym. Attenuated measles virus as a vaccine vector. Vaccine 2007;25: Vesikari T. Vesirokkorokotus kaikille vai kohderyhmille. Duodecim 2002;118: Vesikari T, Baer M, Willems P. Immunogenicity and safety of a second dose of measlesmumps-rubella-varicella vaccine in healthy children aged 5 to 6 years. Pediatr Infect Dis J 2007;26: Oxman MN, Levin MJ, Johnson GR ym. A vaccine to prevent herpes zoster and postherpetic neuralgia in older adults. N Engl J Med 2005;352: Vesikari T, Matson DO, Dennehy P ym. Safety and efficacy of a pentavalent humanbovine (WC3) reassortant rotavirus vaccine. N Engl J Med 2006;354: Koutsky LA, Harper DM. Chapter 13. Current findings from prophylactic HPV vaccine trials. Vaccine 2006;24:S Lehtinen M, Apter D, Heikkilä R ym. Rokote papilloomavirusinfektioita ja syöpää vastaan. Duodecim 2002;118: Heino P, Dillner J, Schwartz S. Human papillomavirus type 16 capsid proteins produced from recombinant Semliki Forest virus assemble into virus-like particles. Virology 1995;214: Shi L, Sings HL, Bryan JT ym. GARDASIL. prophylactic human papillomavirus vaccine development from bench top to bed-side. Clin Pharmacol Ther 2007;81: Johnston MI, Fauci AS: An HIV vaccine evolving concepts. N Engl J Med 2007;356: Li S, Locke E, Bruder J ym. Viral vectors for malaria vaccine development. Vaccine 2007;25: Kaur A, Sanford HB, Garry D ym. Ability of herpes simplex virus vectors to boost immune responses to DNA vectors and to protect against challenge by simian immunodeficiency virus. Virology 2007;357: Dudek T, Knipe DM. Replication-defective viruses as vaccines and vaccine vectors. Virology 2006;344: Watanabe D, Brockman MA, Ndung'u T ym. Properties of a herpes simplex virus multiple immediate-early gene-deleted recombinant as a vaccine vector. Virology 2007;357: Earl PL, Americo JL, Wyatt LS ym. Recombinant modified vaccinia virus Ankara provides durable protection against disease caused by an immunodeficiency virus as well as longterm immunity to an orthopoxvirus in a non-human primate. Virology 2007;366: Malm M, Sikut R, Krohn K, Blazevic V. GTU-MultiHIV DNA vaccine results in protection in a novel P815 tumor challenge model. Vaccine 2007;25: Keitel WA, Atmar RL. Preparing for a possible pandemic: influenza A/H5N1 vaccine development. Curr Opin Pharmacol 2007;7: Kääriäinen L, Ahola T. Molekyylitiedon avulla influenssaa vastaan. Duodecim 2007;123: Hukkanen V, Suni J, Lautenschlager I, Linnavuori K. Herpesvirusten ryhmä. Kirjassa: Huovinen P, Meri S, Peltola H, Vaara M, Vaheri A, Valtonen V, toim. Mikrobiologia ja infektiosairaudet, 1. painos. Helsinki: Kustannus Oy Duodecim 2003: Roizman B, Knipe DM. Herpes simplex viruses and their replication. Kirjassa: Knipe DM, Howley PM, Griffin DE, Martin MA, Lamb RA, Roizman B, Straus SE, toim. Fields Virology. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins 2001: Stanberry LR, Spruance SL, Cunningham AL ym. Glycoprotein-D-adjuvant vaccine to prevent genital herpes. N Engl J Med 2002;347: Suter M, Lew AM, Grob P ym. BAC-VAC, a novel generation of (DNA) vaccines: A bacterial artificial chromosome (BAC) containing a replication-competent, packagingdefective virus genome induces protective immunity against herpes simplex -virus 1. Proc Natl Acad Sci USA 1999;96: Freedman RS, Edwards CL, Bowen JM ym. Viral oncolysates in patients with advanced ovarian cancer. Gynecol Oncol 1988;29: Sinkovics JG, Horvath JC. Newcastle disease virus (NDV): brief history of its oncolytic strains. J Clin Virol 2000;16: Vähä-Koskela MJ, Heikkilä JE, Hinkkanen AE. Oncolytic viruses in cancer therapy. Cancer Lett 2007;254: Bergmann M, Romirer I, Sachet M ym. A genetically engineered influenza A virus with ras-dependent oncolytic properties. Cancer Res 2001;61: Benencia F, Courreges MC, Conejo-Garcia JR, Mohammed-Hadley A, Coukos G. Direct vaccination with tumor cells killed with ICP4-deficient HSVd120 elicits effective antitumor immunity. Cancer Biol Ther 2006;5: Redwood AJ, Messerle M, Harvey NL ym. Use of a murine cytomegalovirus K181-derived bacterial artificial chromosome as a vaccine vector for immunocontraception. J Virol 2005;79: Redwood AJ, Harvey NL, Lloyd M, Lawson MA, Hardy CM, Shellam GR. Viral vectored immunocontraception: screening of multiple fertility antigens using murine cytomegalovirus as a vaccine vector. Vaccine 2007;25: Burnet FM. Myxomatosis as a method of biological control against the Australian rabbit. Am J Public Health Nations Health 1952;42: Fenner F, Ratcliffe FN. Myxomatosis. Cambridge: Cambridge University Press Hayes RA, Richardson BJ. Biological control of the rabbit in Australia: lessons not learned? Trends Microbiol 2001;9: Ylä-Herttuala S, Ollikainen A, Vapalahti M. Ihmisen geeniterapia. Duodecim 1996;112: Hukkanen V, Hyypiä T. Virukset geenihoidon välineinä. Kirjassa: Huovinen P, Meri S, Peltola H, Vaara M, Vaheri A, Valtonen V, toim. Mikrobiologia ja infektiosairaudet, 1. painos. Helsinki: Kustannus Oy Duodecim 2003: Hukkanen V, Kähäri V-M, Hyypiä T. Virukset lääketieteen apuvälineinä. Duodecim 2001;117: Hakkarainen T, Kanerva A, Hemminki A. Adenovirukset syövän hoidossa. Duodecim 2005;121: Ylä-Herttuala S. Geeniteknologia tulevaisuuden lääketieteessä. Suom Lääkäril 1997;52: De la Chapelle A. Geeniterapia utopia vai toteutuva hoitomuoto? Duodecim 1983;99: Blaese RM, Culver KW, Miller AD ym. T lymphocyte-directed gene therapy for ADA SCID: initial trial results after 4 years. Science 1995;270: Blaese RM. What is the status of gene therapy for primary immunodeficiency? Immunol Res 2007;38: Kari I, Syrjänen S, Johansson B ym. Antisense RNA directed to the human papillomavirus type 16 E7 mrna from herpes simplex virus type 1 derived vectors is expressed in CaSki cells and downregulates E7 mrna. Virol J 2007;4: Mäkinen PI, Koponen JK, Kärkkäinen AM ym. Stable RNA interference: comparison of U6 and H1 promoters in endothelial cells and in mouse brain. J Gene Med 2006;8: Schuck S, Manninen A, Honsho M, Fullekrug J, Simons K. Generation of single and double knockdowns in polarized epithelial cells by retrovirus-mediated RNA interference. Proc Natl Acad Sci USA 2004;101: Young LS, Searle PF, Onion D, Mautner V. Viral gene therapy strategies: from basic science to clinical application. J Pathol 2006;208: Heise C, Sampson-Johannes A, Williams A, McCormick F, Von Hoff DD, Kirn DH. ONYX- 015, an E1B gene-attenuated adenovirus, causes tumor-specific cytolysis and antitumoral efficacy that can be augmented by standard chemotherapeutic agents. Nat Med 1997;3: Bischoff JR, Kirn DH, Williams A ym. An adenovirus mutant that replicates selectively in p53-deficient human tumor cells. Science 1996;274: Khuri FR, Nemunaitis J, Ganly I ym. A controlled trial of intratumoral ONYX-015, a selectively-replicating adenovirus, in combination with cisplatin and 5-fluorouracil in patients with recurrent head and neck cancer. Nat Med 2000;6: Yu W, Fang H. Clinical trials with oncolytic adenovirus in China. Curr Cancer Drug Targets 2007;7: Peng Z. Current status of gendicine in China: recombinant human Ad-p53 agent for treatment of cancers. Hum Gene Ther 2005;16: Rissanen T, Ylä-Herttuala S. Uudisverisuonten kasvattaminen kohti iskeemisten kudosten parempaa verenkiertoa. Duodecim 2007;123: Ylä-Herttuala S, Alitalo K. Gene transfer as a tool to induce therapeutic vascular growth. Nat Med 2003;9: Hedman M, Hartikainen J, Syvänne M ym. Safety and feasibility of catheter-based local intracoronary vascular endothelial growth factor gene transfer in the prevention of postangioplasty and in-stent restenosis and in the treatment of chronic myocardial ischemia: phase II results of the Kuopio Angiogenesis Trial (KAT). Circulation 2003;107: Mäkinen K, Manninen H, Hedman M ym. Increased vascularity detected by digital subtraction angiography after VEGF gene transfer to human lower limb artery: a randomized, placebo-controlled, double-blinded phase II study. Mol Ther 2002;6: Immonen A, Vapalahti M, Tyynelä K ym. AdvHSV-tk gene therapy with intravenous ganciclovir improves survival in human malignant glioma: a randomised, controlled study. Mol Ther 2004;10: Roizman B. The function of herpes simplex virus genes: A primer for genetic engineering of novel vectors. Proc Natl Acad Sci USA 1996;93: Martuza RL. Conditionally replicating herpes vectors for cancer therapy. J Clin Invest 2000;105: Mineta T, Rabkin SD, Yazaki T, Hunter WD, Martuza RL. Attenuated multi-mutated herpes simplex virus-1 for the treatment of malignant gliomas. Nat Med 1995;1: Markert J, Medlock M, Rabkin S ym. Conditionally replicating herpes simplex virus mutant, G207 for the treatment of malignant glioma: results of a phase I trial. Gene Ther 2000;7: Rampling R, Cruickshank G, Papanastassiou V ym. Toxicity evaluation of replicationcompetent herpes simplex virus (ICP 34.5 null mutant 1716) in patients with recurrent malignant glioma. Gene Ther 2000;7: Harrow S, Papanastassiou V, Harland J ym. HSV1716 injection into the brain adjacent to tumour following surgical resection of high-grade glioma: safety data and long-term survival. Gene Ther 2004;11: Andreansky S, He B, van Cott J ym. Treatment of intracranial gliomas in immunocompetent mice using herpes simplex viruses that express murine interleukins. Gene Ther 1998;5: Parker J, Gillespie GY, Love C, Randall S, Whitley R, Markert JM. Engineered herpes simplex virus expressing IL-12 in the treatment of experimental murine brain tumors. Proc Natl Acad Sci USA 2000;97: Liu BL, Robinson M, Han ZQ ym. ICP34.5 deleted herpes simplex virus with enhanced oncolytic, immune stimulating, and anti-tumour properties. Gene Ther 2003;10: Han ZQ, Assenberg M, Liu BL ym. Development of a second-generation oncolytic Herpes simplex virus expressing TNFalpha for cancer therapy. J Gene Med 2007;9: Broberg E, Setälä N, Röyttä M ym. Expression of interleukin-4 but not of interleukin-10 from a replicative herpes simplex virus type 1 viral vector precludes experimental allergic encephalomyelitis. Gene Therapy 2001;8: Goins WF, Wolfe D, Krisky DM ym. Delivery using herpes simplex virus: an overview. Methods Mol Biol 2004;246: Kato R, Wolfe D, Coyle CH ym. Herpes simplex virus vector-mediated delivery of glial cell line-derived neurotrophic factor rescues erectile dysfunction following cavernous nerve injury. Gene Ther 2007;14: Coura RD, Nardi NB. The state of the art of adeno-associated virus-based vectors in gene therapy. Virol J 2007;4: Kootstra NA, Verma IM. Gene therapy with viral vectors. Annu Rev Pharmacol Toxicol 2003;43: Thorsen F, Afione S, Huszthy PC ym. Adeno-associated virus (AAV) serotypes 2, 4 and 5 display similar transduction profiles and penetrate solid tumor tissue in models of human glioma. J Gene Med 2006;8: Raper SE, Chirmule N, Lee FS ym. Fatal systemic inflammatory response syndrome in a ornithine transcarbamylase deficient patient following adenoviral gene transfer. Mol Genet Metab 2003;80: Marshall E. Gene therapy on trial. Science 2000;288: Hacein-Bey-Abina S, Von Kalle C, Schmidt M ym. LMO2-associated clonal T cell proliferation in two patients after gene therapy for SCID-X1. Science 2003;302:

7 81 Kaiser J. No easy answers in gene therapy death. Science Now ( 2007;917:1. 82 Douglas JT. Adenoviral vectors for gene therapy. Mol Biotechnol 2007;36: Kanerva A, Mikheeva GV, Krasnykh V ym. Targeting adenovirus to the serotype 3 receptor increases gene transfer efficiency to ovarian cancer cells. Clin Cancer Res 2002;8: Mäkelä AR, Matilainen H, White DJ, Ruoslahti E, Oker-Blom C. Enhanced baculovirusmediated transduction of human cancer cells by tumor-homing peptides. J Virol 2006;80: Räty JK, Airenne KJ, Marttila AT ym. Enhanced gene delivery by avidin-displaying baculovirus. Mol Ther 2004;9: Savontaus MJ, Sauter BV, Huang TG, Woo SL. Transcriptional targeting of conditionally replicating adenovirus to dividing endothelial cells. Gene Ther 2002;9: Määttä AM, Korja S, Venhoranta H ym. Transcriptional targeting of virus-mediated gene transfer by the human hexokinase II promoter. Int J Mol Med 2006;18: Kanai R, Tomita H, Shinoda A ym. Enhanced therapeutic efficacy of G207 for the treatment of glioma through Musashi1 promoter retargeting of gamma34.5-mediated virulence. Gene Ther 2006;13: Balachandran S, Porosnicu M, Barber GN. Oncolytic activity of vesicular stomatitis virus is effective against tumors exhibiting aberrant p53, Ras, or myc function and involves the induction of apoptosis. J Virol 2001;75: Vähä-Koskela MJ, Kallio JP, Jansson LC ym. Oncolytic capacity of attenuated replicative semliki forest virus in human melanoma xenografts in severe combined immunodeficient mice. Cancer Res 2006;66: Määttä AM, Liimatainen T, Wahlfors T ym. Evaluation of cancer virotherapy with attenuated replicative Semliki forest virus in different rodent tumor models. Int J Cancer 2007;121: Advani SJ, Mezhir JJ, Roizman B, Weichselbaum RR. ReVOLT: radiation-enhanced viral oncolytic therapy. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2006;66: Advani SJ, Weichselbaum RR, Chmura SJ. Enhancing radiotherapy with genetically engineered viruses. J Clin Oncol 2007;25: Freytag SO, Stricker H, Pegg J ym. Phase I study of replication-competent adenovirusmediated double-suicide gene therapy in combination with conventional-dose threedimensional conformal radiation therapy for the treatment of newly diagnosed, intermediate- to high-risk prostate cancer. Cancer Res 2003;63: Baltimore D. RNA-dependent DNA polymerase in virions of RNA tumour viruses. Nature 1970;226: Temin H, Mizutani S. RNA-dependent DNA polymerase in virions of Rous sarcoma virus. Nature 1970;226: Ross J, Aviv H, Scolnick E, Leder P. In vitro synthesis of DNA complementary to purified rabbit globin mrna (RNA-dependent DNA polymerase-reticulocyte-hemoglobin-density gradient centrifugation-oligo(dt) primer). Proc Natl Acad Sci USA 1972;69: Berns AJ, Bloemendal H, Kaufman SJ, Verma IM. Synthesis of DNA complementary to 14S calf lens crystallin messenger RNA by reverse transcriptase. Biochem Biophys Res Commun 1973;52: Lehtovaara P. Geeninsiirtojen periaatteet. Duodecim 1983;99: Willats WG. Phage display: practicalities and prospects. Plant Mol Biol 2002;50: Petty NK, Evans TJ, Fineran PC, Salmond GP. Biotechnological exploitation of bacteriophage research. Trends Biotechnol 2007;25: Aalto AP, Sarin LP, van Dijk AA ym. Large-scale production of dsrna and sirna pools for RNA interference utilizing bacteriophage phi6 RNA-dependent RNA polymerase. Rna 2007;13: Huovinen P. Bakteriofagihoito. Duodecim 2003;119: Stone R. Bacteriophage therapy. Stalin's forgotten cure. Science 2002;298: Skurnik M, Pajunen M, Kiljunen S. Biotechnological challenges of phage therapy. Biotechnol Lett 2007;29: Summers WC. Bacteriophage therapy. Annu Rev Microbiol 2001;55: Sulakvelidze A, Alavidze Z, Morris JG Jr. Bacteriophage therapy. Antimicrob Agents Chemother 2001;45: Kokko UP. Dysenterian spesifisestä hoidosta. Duodecim 1946;62: Batterson W, Roizman B. Characterization of the herpes simplex virion-associated factor responsible for the induction of α genes. J Virol 1983;46: Vincent KA, Shyu KG, Luo Y ym. Angiogenesis is induced in a rabbit model of hindlimb ischemia by naked DNA encoding an HIF-1alpha/VP16 hybrid transcription factor. Circulation 2000;102: Elliott G, O'Hare P. Intercellular trafficking and protein delivery by a herpesvirus structural protein. Cell 1997;88: Saha S, Yoshida S, Ohba K ym. A fused gene of nucleoprotein (NP) and herpes simplex virus genes (VP22) induces highly protective immunity against different subtypes of influenza virus. Virology 2006;354: Gleba Y, Klimyuk V, Marillonnet S. Viral vectors for the expression of proteins in plants. Curr Opin Biotechnol 2007;18: Friedmann T, Koss JO. Gene transfer and athletics an impending problem. Mol Ther 2001;3: Ballay A, Levrero M, Buendia MA, Tiollais P, Perricaudet M. In vitro and in vivo synthesis of the hepatitis B virus surface antigen and of the receptor for polymerized human serum albumin from recombinant human adenoviruses. Embo J 1985;4: Zabner J, Couture LA, Gregory RJ, Graham SM, Smith AE, Welsh MJ. Adenovirusmediated gene transfer transiently corrects the chloride transport defect in nasal epithelia of patients with cystic fibrosis. Cell 1993;75: Wilson JM, Engelhardt JF, Grossman M, Simon RH, Yang Y. Gene therapy of cystic fibrosis lung disease using E1 deleted adenoviruses: a phase I trial. Hum Gene Ther 1994;5: Joyner A, Keller G, Phillips RA, Bernstein A. Retrovirus transfer of a bacterial gene into mouse haematopoietic progenitor cells. Nature 1983;305: Baum C, Schambach A, Bohne J, Galla M. Retrovirus vectors: toward the plentivirus? Mol Ther 2006;13: Naldini L, Blomer U, Gallay P ym. In vivo gene delivery and stable transduction of nondividing cells by a lentiviral vector. Science 1996;272: Jakobsson J, Lundberg C. Lentiviral vectors for use in the central nervous system. Mol Ther 2006;13: Hermonat PL, Muzyczka N. Use of adeno-associated virus as a mammalian DNA cloning vector: transduction of neomycin resistance into mammalian tissue culture cells. Proc Natl Acad Sci USA 1984;81: Andreansky S, He B, Gillespie GY ym. The application of genetically engineered herpes simplex viruses to the treatment of experimental brain tumors. Proc Natl Acad Sci USA 1996;93: Glorioso J, Bender MA, Goins WF, DeLuca N, Fink D. Herpes simplex virus as a genedelivery vector for the central nervous system; kirjassa Kaplitt M and Loewy A, toim. Viral Vectors. Gene Therapy and Neuroscience Applications. San Diego: Academic Press 1995, s Vähä-Koskela MJ, Kuusinen TI, Holmlund-Hampf JC, Furu PT, Heikkilä JE, Hinkkanen AE. Semliki Forest virus vectors expressing transforming growth factor beta inhibit experimental autoimmune encephalomyelitis in Balb/c mice. Biochem Biophys Res Commun 2007;355: Mackett M, Smith GL, Moss B. Vaccinia virus: a selectable eukaryotic cloning and expression vector. Proc Natl Acad Sci USA 1982;79: Pecora AL, Rizvi N, Cohen GI ym. Phase I trial of intravenous administration of PV701, an oncolytic virus, in patients with advanced solid cancers. J Clin Oncol 2002;20: Asada T. Treatment of human cancer with mumps virus. Cancer 1974;34: Coffey MC, Strong JE, Forsyth PA, Lee PW. Reovirus therapy of tumors with activated Ras pathway. Science 1998;282: Gromeier M, Lachmann S, Rosenfeld MR, Gutin PH, Wimmer E. Intergeneric poliovirus recombinants for the treatment of malignant glioma. Proc Natl Acad Sci USA 2000;97: Li N, Zhou J, Weng D ym. Adjuvant adenovirus-mediated delivery of herpes simplex virus thymidine kinase administration improves outcome of liver transplantation in patients with advanced hepatocellular carcinoma. Clin Cancer Res 2007;13: Kaplitt MG, Feigin A, Tang C ym. Safety and tolerability of gene therapy with an adenoassociated virus (AAV) borne GAD gene for Parkinson's disease: an open label, phase 1 trial. Lancet 2007;369: Veijo Hukkanen LKT, virologian professori, akatemiatutkija Oulun yliopisto, mikrobiologian laitos Turun yliopisto, virusoppi Kirsi Harila FM, tutkija, vs. assistentti Oulun yliopisto, mikrobiologian laitos 1283

8 & laajempi verkkoversio lääketiede Katsausartikkeli Veijo Hukkanen, Kirsi Harila Virukset lääketieteen apuna Tärkein tieto K Viruksia on hyödynnetty monin tavoin lääketieteessä, ja niiden käyttö on monipuolistumassa uusien hoitotapojen kehittyessä. K Rokoteviruksia on käytetty jo vuosisatojen ajan lääketieteellisiin tarkoituksiin. K Virusvälitteisen geenihoidon kliiniset tutkimukset ovat hyvin pitkällä, ja eräät sovellukset saattavat tulla lähivuosina osaksi tautien hoitokäytäntöjä. K Pahanlaatuisten kasvainten virushoito on nopeasti kasvava tutkimusalue. K Molekyylilääketieteessä ja bioteknologiassa on käytössä monia virusten komponentteja hyödyntäviä menetelmiä. K Bakteerien virukset, bakteriofagit, ovat hyödyttäneet lääketiedettä fagihoitojen muodossa, bakteeridiagnostiikassa sekä molekyylilääketieteen eri sovelluksissa. Virukset tunnetaan parhaiten taudinaiheuttajina, mutta ihmiskunta ja lääketiede ovat myös hyötyneet niistä suuresti. Virusten molekyylibiologian ja patogeneesin tutkimus on mahdollistanut sen, että nykyisin viruksista jalostetaan tarkoituksellisesti välineitä tautien ehkäisyyn ja hoitoon. Esimerkkeinä tästä ovat elävät virusrokotteet ja geenihoitotarkoituksiin kehitetyt virusvektorit eli geeninkuljettimet sekä kasvainten tuhoamiseen tarkoitetut hoitovirukset. Virusten ominaisuuksia on hyödynnetty molekyylilääketieteessä jo pitkään. Niitä voidaan käyttää vektoreina geenien ilmentämiseen tai niiden komponentteja geeniteknologisina työvälineinä, tästä esimerkkinä retrovirusperäisen käänteiskopioijaentsyymin (RT) laaja käyttö geenitutkimuksessa. Bakteriofagit, bakteereita infektoivat virukset, ovat nekin monin tavoin hyödyllisiä bioteknologiassa, ja ne ovat palvelleet jopa lääkkeenomaisessa käytössä erilaisten bakteeri-infektioiden hoidossa. Rokotevirukset Rokotteina käytetyt elävät, heikennetyt virukset ovat kaikille tuttu, käytännöllinen virusten hyödyntämisen sovellus. Nykyisin yleisimmät elävät rokotevirukset ovat kudos- ja soluviljelmissä kasvattamalla heikennettyjä viruskantoja. Ensimmäiset elävät rokotevirukset olivat kuitenkin luonnon viruksia, kuten Edward Jennerin vuonna 1796 isorokon torjuntaan soveltama lehmärokkovirus (vaccinia), jolla saatiin tämä erittäin vakava tauti hävitetyksi maapallolta (1). Viruksen käsitettä ei tosin vielä Jennerin aikaan tunnettu. Jennerin rokote korvasi nopeasti vaarallisen variolaatiomenettelyn, jossa rokkoaine saatiin isorokkoruvesta. Ajanmukaista isorokon torjuntaa suoritettiin Suomessakin: Turun piirilääkäri Haartman aloitti variolaation vuonna 1745, ja Jennerin rokotetta alettiin käyttää jo vuonna 1802 (1,2). Keltakuumeen torjunta elävällä virusrokotteella 1930-luvulla oli menestys, ja kyseinen rokote on pysynyt käytössä vuosikymmeniä (3). Nobelin palkinto myönnettiin rokotteen kehittäjälle Max Theilerille vuonna Esimerkkejä elävistä virusrokotteista Elävän poliovirusrokotteen (Sabin) kehittäminen 1950-luvulla mahdollisti suurten ihmisjoukkojen rokottamisen suhteellisen edullisin kustannuksin. Tätä rokotetta käytettäessä ovat kuitenkin tulleet esiin elävällä viruksella rokottamisen harvinaiset, mutta vakavat riskit (4). Poliorokotteiden dramaattista syntyhistoriaa on äskettäin käsitelty Suomen Lääkärilehdessä (5). Tuhkarokon, vihurirokon ja sikotaudin torjunta Suomessa MPR-yhdistelmärokotteella on ollut hyvin menestyksellistä (6), ja parissa vuodessa MPR-projektin aloittamisesta vuonna 1982 nämä taudit olivat vähentyneet