Uusi kudossiruteknologia parantaa lääkekehityksen tehoa ja turvallisuutta

Kudossiruteknologian (engl. organ-on-chip tai microphysiological systems) suosio kumpuaa tarpeesta saada tehokkaampia, ihmissolupohjaisia tutkimusmenetelmiä niin lääketestaukseen kuin ihmisen fysiologian ja patofysiologian tutkimiseen. Myös koe-eläinten käytön kieltäminen kosmetiikkateollisuudessa on kannustanut näiden in vitro -mallien kehittämiseen suuryrityksissä.
 

Pienellä ihmiskudosmallilla suuret vaikutukset

Kuten sana ”siru” viittaa, kudossiruteknologiassa kudosten kokoluokka on usein kymmenistä satoihin mikrometreihin.  Kantasoluteknologian ansiosta kudosmalleissa voidaan käyttää ihmisperäisiä soluja. Hydrogeelit, eli runsaasti vettä rakenteeseensa sitovat biomateriaalit, ja solujen elatusneste simuloivat solujen kasvuympäristöä, kun taas mikrofluidistiikkaa hyödynnetään kasvuympäristön dynaamisuuden mallintamisessa ja kudosten aineenvaihdunnan tukemisessa. Kaikkien kudossiruissa käytettävien materiaalien tulee olla solujen kanssa yhteensopivia.

Tampereen yliopiston Monikudosmallintamisen huippuyksikkö koostuu kuudesta yliopiston tutkimusryhmästä. Huippuyksikkö aloitti toimintansa vuonna 2018, mutta tiivistä poikkitieteellistä yhteistyötä ryhmien välillä on ollut jo pari vuosikymmentä. Huippuyksikössä kehitetään monikudossiruja, joissa voidaan tutkia useiden kudosten vuorovaikutuksia laboratorio-olosuhteissa.  Verisuonituksen ja hermotuksen yhdistäminen ovat tärkeä osa jokaista kudosmallia.

Huippuyksikössä tehtävän työn keskiössä on hapenpuutteen eli hypoksian vaikutusten tutkimisen mahdollistavat kudossirut. Olemme esimerkiksi tutkineet Orionin kehittämän levosimendaanin vaikutusta kantasoluteknologian avulla tuotettuihin potilaan sydänlihassoluihin. Tällä hetkellä levosimendaania käytetään sydämen vajaatoiminnan hoitoon.

Tutkimuksessamme aiheutettiin sydänlihassoluille iskemiaa vastaava hapenpuute kudossirulla ja osoitettiin, että lääke suojaa iskemian aiheuttamilta rakenteellisilta muutoksilta ja rytmihäiriöiltä. Kudosmallin fysiologisen vastaavuuden lisäksi kudossiruissa välttämättömiä ovat kudosten monitorointi ja analysointi. Erilaiset kuvantamismenetelmät ja anturiteknologiat ovatkin jatkuvan kehityksen alla niin maailmalla kuin huippuyksikössä. Lisäksi numeerinen mallinnus on tärkeä työväline mm. kliinisen vasteen ennustamisessa kudosmalleista kerätyn tiedon avulla. Kudossirut palvelevat myös digitaalisten kaksosten kehittämistä ja personoitua lääketiedettä.
 

Kohti standardointia

Nopeasti kehittyvällä alalla standardointi ja säädökset yrittävät pysyä perässä – oikeastaan niitä ei vielä ole. Suunta on kuitenkin oikea jo usealla mantereella. USA:n elintarvike- ja lääkevirasto (FDA) on luonut kannustimia eläinkokeiden vaihtoehtoisiin menetelmiin mm. linjaamalla, että uusia lääkkeitä voi testata eläinkokeettomilla tutkimusmenetelmillä.  EU:n komissio suunnittelee parhaillaan tiekarttaa eläinkokeista luopumiseen.
 

Suomalainen kudossiruverkosto kokoontuu lokakuussa

Meille tutkijoille yhteistyö lääketeollisuuden kanssa on tärkeää, jotta voimme tuottaa tarkoituksenmukaisia malleja lääkkeiden tutkimiseen. Vuosien työ monikudosmallintamisen huippuyksikkönä on tuottanut meille toimivia työkaluja kudosten mallintamiseen. Seuraava askeleemme on kohdentaa osaamisemme muutamaan kliinisesti merkittävään sovellukseen. Tälle matkalle toivommekin erityisesti yhteistyökumppaneita suomalaisesta lääketeollisuudesta.

Emme suinkaan ole ainoita kudossirukehittäjiä ja -tutkijoita Suomessa. Suomen Akatemian rahoittamana huippuyksikkönä olemme panostaneet suomalaisen kudossiruyhteisön kokoamiseen. Tänä vuonna 23.-24. lokakuuta järjestämme ensimmäisen Finnish Organ-on-Chip -kokouksen, jossa keskitymme verkottamaan erityisesti suomalaista kudossiruosaamista. Toivotamme lääketeollisuuden tekijät kaksipäiväiseen kokoukseen lämpimästi tervetulleeksi!

Tiedustelut tapahtumasta: miina.bjorninen@tuni.fi

Linkkejä:

Monikudosmallintamisen huippuyksikkö

Finnish Organ-on-Chip 2024 meeting

The Organ-on-Chip Roadmap has been published, CEN-Cenelec

Kuvateksti: Miina Björninen pitelee kudossirua Tampereen yliopiston Kauppi kampuksella, jossa Monikudosmallintamisen huippuyksikkö kehittää ja tutkii ihmissoluperäisiä kudosmalleja.
Kuva: Sini Saarimaa.