Artikkeli on julkaistu Yliopisto-lehdessä 1/2023.
Nanolääkkeitä on tutkittu isosti 1990-luvun alusta lähtien, mutta markkinoille niitä on tullut kitsaasti. Professori Tapani Viitalan laskelmien mukaan 25 viime vuoden aikana myyntiluvan saaneista uusista lääkevalmisteista on nanolääkevalmisteita vain prosentti. Tarvetta nanolääkkeille kuitenkin olisi.
— Tehokkaimmat uudet lääkeaineet ovat pääosin proteiineja.
Kehossamme entsyymit ja kemialliset reaktiot pilkkovat niistä ison osan ennen kuin ne saavuttavat kohteensa. Nanokuljettimen suojissa lääkeproteiinit kulkevat paremmassa turvassa perille.
Nanolääke-ilmauksella tarkoitetaan oikeastaan hyvin pieniä lääkeaineiden kuljettajia.
Lääkeaineethan ovat proteiineja tai vielä pienempiä molekyylejä eli nanokokoista kamaa itsessään.
Paketti solahtaa perille verisuonen aukosta
Kuljettimia on lukematon määrä, ja niiden ominaisuudet valitaan tarpeiden mukaan. Esimerkiksi halkaisijaltaan sadan nanometrin kuljetin voi kantaa sisällään noin sata proteiinia tai tuhansia synteettisiä lääkeaineita. Näin isot kuljettimet eivät hevin imeydy ohutsuolen seinämän läpi.
Yleensä nanolääkkeet pistetään kudokseen tai verisuoneen. Kuljettimen tehtävä on suojata lääkeaineita ja ohjastaa paketti oikeaan kohtaan kehossa.
Paketti voi ajautua kohteeseensa passiivisesti. Tulehtuneessa kudoksessa tai syöpäkudoksessa verisuonien soluissa on suurempia aukkoja kuin muualla. Paketti kulkee verenkierrossa, kunnes se solahtaa tuollaisesta aukosta.
Kuinka immuunipuolustusta hämätään
Aktiivisessa kohdennuksessa nanokuljettimen pinnalle laitetaan molekyylejä, jotka loksahtavat kiinni kohdesolussa olevaan reseptoriin.
Tämä on ollut nanolääketieteen utopiaa. Muutaman vuoden takaisessa koostetutkimuksessa havaittiin, että nanolääkeaineista keskimäärin vain 0,7 prosenttia pääsi perille. Suhde on samaa luokkaa kuin tavallisilla lääkkeillä.
— Verenkierrossa on yli kymmentuhatta eri proteiinia, ja osa niistä on immuunipuolustuksen proteiineja. Ne tarttuvat nanokuljettimen pintaan ja peittävät sen ”proteiinikoronalla”. Korona muuttaa kuljettimen ominaisuuksia ratkaisevasti. Hienosti suunniteltu nanokuljetin ei tämän vuoksi toimi verisuonessa niin kuin sen olisi pitänyt toimia, Viitala sanoo.
— Kun kuljetin joka tapauksessa poimii proteiineja pinnalleen, se pitäisi suunnitella niin, että se poimii sellaisia proteiineja, jotka auttavat sitä löytämään kohteeseensa tai suojaavat sitä immuunipuolustuksen proteiineilta.
Kehon rasvapallerot: luontaisia nanokuljettimia
Solukokeiden ohella Viitala tutkii proteiinikoronaa ja kuljettimien toimintaa kehittämällään menetelmällä, jonka voisi mieltää verisuonistosimulaattoriksi, jossa kierrätetään verestä saatua plasmaa.
Paraikaa Viitalan ryhmä selvittää, voisiko solunulkoisia vesikkeleitä hyödyntää etenevien, parantavaa hoitoa vailla olevien sairauksien hoidossa ja diagnostiikassa. Vesikkelit ovat rasvapalleroita, joiden sisällä on vettä. Solut poistavat kuonaa sisältään vesikkeleiden avulla, mutta vesikkeleiden sisältämien molekyylien välityksellä ne myös viestivät toisilleen.
— Solunulkoiset vesikkelit ovat luontaisia nanokuljettimia. Potilaan elimistöstä voisi ottaa vesikkeleitä, ladata niiden sisään lääkeainetta ja laittaa takaisin elimistöön, Viitala kuvaa.
Potilaan immuunivaste ei hyökkää vesikkeleitä vastaan, koska ne ovat elimistön omaa tavaraa. Viitala havainnoi solun ja vesikkelien vuorovaikutusta taitekertoimen avulla. Solu, jonka sisään on mennyt vesikkeli, taittaa valoa eri tavoin kuin solu, jonka sisään ei ole mennyt vesikkeliä, professori kertoo.
— Näin ei tarvitse laittaa vesikkeliin fluoresoivia merkkiaineita, jotka voivat muuttaa solubiologisia prosesseja.
Teollisuusmaailman opit ja kontaktit
Väiteltyään tohtoriksi Åbo Akademista fysikaalisesta kemiasta vuonna 1999 Tapani Viitala meni töihin nanoteknologisia tutkimuslaitteita kehittävään KSV Instrumentsiin. Hän ehti työskennellä pienyrityksessä kymmenen vuotta ja eteni osakkaaksi.
Vuonna 2007 yritys myytiin Ruotsiin ja tutkimustyön osuus pieneni. Yliopistomaailma alkoi taas kutsua, ja Viitala hakeutui Helsingin yliopistoon nanotutkimusprojektien pariin.
Hän arvostaa teollisuudesta saatuja kokemuksia: nanoalan kontaktiverkosto kasvoi laajaksi ja teollisuudessa oppi ajattelemaan strategisesti pitkällä aikavälillä.
— Kaikkien kanssa pitää osata työskennellä. Henkilökemiat eivät saa vaikuttaa asioiden etenemiseen, jos tutkimuksessa haluaa isoja läpimurtoja, Viitala muistuttaa.
Yliopisto-lehti on Helsingin yliopiston tiedeaikakauslehti, joka on sitoutunut Journalistin ohjeisiin.
”Ne voisi mieltää pieniksi roboteiksi, jotka kulkevat verisuonissa ja hoitavat elimistöä. Koronarokotteista Pfizerin ja Modernan rokotteet hyödynsivät nanokuljettimia.”
Mitä alasi läpimurtoa toivot eniten?
”Matka tutkimuksesta potilaskäyttöön saisi olla tehokkaampi ja nopeampi. Mutta vaikea sanoa, mikä läpimurto tuon pulman ratkaisisi.”
Pieni vai suuri nanokuljetin?
”Oletan, että pienessä nanokuljettimessa veren proteiinien tarttuminen pintaan häiritsee vähemmän. Pieni partikkeli on suhteessa kaarevampi, eikä siihen mahdu niin paljon proteiinia ympärille.”