FastEV raivaa tietä täsmäbiolääketieteelle

Solunulkoiset vesikkelit osallistuvat moniin elintärkeisiin fysiologisiin prosesseihin ja vaikuttavat syövän ja muiden sairauksien etenemiseen. Nanokokoisten vesikkelien eristäminen on kuitenkin vielä vaikeaa, mikä estää niiden tehokkaan tutkimisen ja hyödyntämisen. Helsingin yliopistossa kehitetty FastEV-tekniikka on uudenlainen ratkaisu solunulkoisten vesikkelien eristämiseen liittyviin ongelmiin.

Solunulkoiset vesikkelit – solujen some

Solunulkoiset vesikkelit ovat solujen tuottamia äärimmäisen pieniä rakkuloita (40–1 000 nm), jotka muodostavat konservoituneen viestintäjärjestelmän, joka toimii niin bakteerien välillä, ihmisissä kuin muissakin eliöissä. Solunulkoiset vesikkelit välittävät viestejä solujen välillä ja toimivat näin eräänlaisena biologisten järjestelmien sosiaalisena mediana. Vesikkelit eivät kuitenkaan ole pelkkiä solujen selfieitä, sillä niiden välittämät viestit voivat vaikuttaa vastaanottavan solun toimintaan ja elinkykyyn.

Solunulkoisiin vesikkeleihin perustuva viestintä on tällä hetkellä modernin solubiologian keskipisteessä ja kiivaan maailmanlaajuisen tutkimustoiminnan kohteena. Mielenkiinto solunulkoisten vesikkelien hyödyntämiseksi diagnostiikassa (etenkin nestebiopsioissa), hoidoissa ja lääkeaineiden kuljetuksessa kasvaa hyvää vauhtia. Esimerkiksi plasmassa solunulkoisten vesikkelien koostumus ja määrä vaihtelevat monien sairauksien yhteydessä, minkä ansiosta niitä voidaan mahdollisesti käyttää mittareina diagnooseja ja ennusteita tehtäessä. Lisäksi niitä ajatellaan voitavan hyödyntää syövän ja muiden monitekijäisten sairauksien hoidossa. Solunulkoisten vesikkelien hoidollinen potentiaali saattaa olla lähes kantasolujen veroinen.

Pienenpienten rakkuloiden valtava potentiaali ja suuret haasteet

Eri sairauksien mekanismeihin ja niihin luotettavasti yhdistettävien biomerkkiaineiden havaitsemiseen keskittyvää tutkimusta tehdään parhaillaan kiivaasti. Tulevaisuudessa yksilöllinen terveydenhoito ja täsmähoidot saattavat tuoda merkittäviä säästöjä, kun sairauksia voidaan seuloa entistä tehokkaammin ja hoitaa entistä täsmällisemmin.

Solunulkoisten vesikkelien biomerkkiaineiden tunnistaminen edellyttää, että ne saadaan puhdistettua nestebiopsia-analyyseja häiritsevistä tekijöistä. Biomerkkiaineiden seulontaan ja validointiin tarvitaan tuhansia näytteitä, mutta toistaiseksi solunulkoisten vesikkelien eristäminen on hidasta, työlästä ja kallista. Näin ollen eristysvaihe hidastaa solunulkoisten vesikkelien hyödyntämistä.

Alan tutkimus on erittäin haastavaa, sillä vesikkelien eristäminen ja mittaaminen on niiden pienen koon takia hankalaa. Lisäksi solunulkoiset vesikkelit esiintyvät plasmassa ja muissa monimuotoisissa kehon nesteissä, minkä takia eristämiseen tarvitaan useita erilaisia menetelmiä. Toistaiseksi käytössä on ollut etupäässä neljä eri vaihtoehtoa: ultrasentrifugointi, kokoeksluusiokromatografia, PEG-saostus ja ultrafiltraatio. Kullakin näistä menetelmistä on omat puutteensa, joten niitä joudutaan käyttämään rinnakkain, mikä vaikeuttaa entisestään eristämistä.

Miksi FastEV on ainutlaatuinen ratkaisu?

FastEV päihittää kilpailevat ratkaisut yksinkertaisuudellaan, skaalautuvuudellaan ja seulottujen solunulkoisten vesikkelien laadukkuudella. FastEV soveltuu automaattiseen nesteenkäsittelyyn ja kuoppalevyillä tehtäviin analyyseihin, jolloin yhdessä päivässä voidaan tehokkaasti käsitellä satoja tai jopa tuhansia näytteitä. FastEV:n avulla eristämisolosuhteet voidaan muokata mahdollisimman suotuisiksi loppukäyttäjän tapauskohtaisten tarpeiden mukaisesti. Sovelluksella on runsaasti mahdollisia käyttökohteita palveluista erilaisiin tuotesegmentteihin.

– Aivan kuten kaikki muutkin, tutkijat haluavat parantaa olemassa olevia työtapoja ja -menetelmiä, FastEV:n vastuullinen johtaja Pia Siljander toteaa.

– Tutkimusryhmämme on uurastanut löytääkseen ratkaisuja niihin menetelmällisiin ongelmiin, joita solunulkoisiin vesikkeleihin liittyvässä tutkimuksessa kohdataan päivittäin. Vielä lapsenkengissä oleva tutkimusala kehittyy nopeasti, joten menetelmien ja yhdenmukaistamisen parantamiseksi on tehtävä kovasti töitä.

FastEV kehitettiin ratkaisemaan yksi niistä vaikeuksista, joihin itsekin olemme tutkimustyössä törmänneet. Uskomme, että ratkaisu on tehokas työkalu myös muille, koska se edistää merkittävästi solunulkoisten vesikkelien hyödyntämistä ja niihin liittyvää biomerkkiaineiden tunnistamista.

FastEV:n tutkijat, hankkeet ja rahoitus

FastEV:n teknisen kehityksen liikkeellepanevana voimana ovat dosentti Pia Siljander ja biokemian tohtori Maija Puhka Helsingin yliopistosta, jotka ovat olleet solunulkoisiin vesikkeleihin keskittyvän tutkimuksen etulinjassa alusta asti. Puhkalla ja Siljanderilla on laajat kansainväliset ja kotimaiset yhteistyöverkostot solunulkoisten vesikkelien tutkimuskentällä ja kokemusta menetelmien kehittämisestä pitkältä ajalta.

– Haluamme auttaa nopeasti kasvavaa tutkijaverkostoa, joka joutuu tutkimustyössään kosketuksiin solunulkoisten vesikkelien kanssa. Koska niiden analysoimiseen tarvitaan erikoistuneita teknisiä sovelluksia ja laitteita ja jopa korkean impaktin tiedejulkaisuissa käytetyt menetelmät ovat usein puutteellisia, on tärkeää kyetä raivaamaan metodologiset esteet todellisten tutkimuskysymysten tieltä, sanoo Maija Puhka.
 

FastEV voi auttaa tutkijoita kaikkialla maailmassa.

Helsingin yliopistossa solunulkoisiin vesikkeleihin keskittyvää tutkimusta on vuosien saatossa tuettu tuntuvasti. Vastikään Business Finland myönsi FastEV:lle rahoitusta kaupallistamistarkoituksiin. Työryhmä on kasvanut, ja nykyään siihen kuuluvat myös tekninen avustaja Kuan Kiat Chew ja kaupallistamisasiantuntija Thomas Lemström.

Mitä seuraavaksi?

FastEV-ryhmä paneutuu parhaillaan vertailtavan datan tuottamiseen ja liiketoiminnan edistämiseen. Kumppaneita etsitään yhteistyökoeiluihin, joissa FastEV-ratkaisun eristämis- ja jatkoanalyysikonsepti pyritään todistamaan oikeaksi (proof-of-concept).

– Haluamme osoittaa FastEV:n mahdollisuudet yhdistettynä tehokkaisin jatkoanalyysimenetelmiin, kuten transkriptomiikkaan eli geenien ilmentymistä tutkivaan tieteenalaan tai proteiinibiomarkkereiden täsmähavaintomenetelmiin, sanoo Puhka.

Thomas Lemström auttaa ryhmää yhteistyöhankkeiden laajentamisessa ja pyrkimyksissä tuoda tuote markkinoille.

– Tällä hetkellä on kehitteillä ja matkalla markkinoille monia uusia diagnostiikka- ja hoitotuotteita, jotka hyödyntävät solunulkoisia vesikkeleitä. Näiden tuotteiden kehittäjät etsivät entistä parempia menetelmiä solunulkoisten vesikkeleiden eristämiseksi voidakseen parantaa tuotteidensa laatua sekä tuotekehityspanostensa tuottavuutta, Lemström toteaa.

Tarjoamme alkuvaiheessa mukaan tuleville kumppaneille loistotilaisuuden päästä hyötymään tärkeästä uudesta teknologiasta. Heille FastEV merkitsee mahdollisuutta ottaa etumatkaa kilpailijoihin.

Tule tapaamaan FastEV-tiimiä Slushiin osastolle 6.D1!

Olemme myös Medica 2019 ja Biofit 2019 tapahtumissa. Ota yhteyttä Thomas Lemströmiin!