Biosiirre tuo toivoa selkäydinvaurioiden hoitoon

    Biolääketieteen tutkimus Tampereella on moni- ja poikkitieteellistä. Molemmat hermostosairauksien tutkimusta tekevistä tutkijatohtoreista, Laura Ylä-Outinen ja Mervi Ristola ovat koulutustaustaltaan myös diplomi-insinöörejä.  Neuroryhmän päätutkimuskohteina ovat in vitro mallit, joita voidaan hyödyntää selkäydinvaurioiden, ms-taudin ja epilepsian tutkimuksessa ja hoidossa.

    Molemmat hermostosairauksien tutkimusta tekevistä tutkijatohtoreista, Laura Ylä-Outinen ja Mervi Ristola ovat koulutustaustaltaan myös diplomi-insinöörejä. Neuroryhmän päätutkimuskohteina ovat in vitro mallit, joita voidaan hyödyntää selkäydinvaurioiden, ms-taudin ja epilepsian tutkimuksessa ja hoidossa.

    Siirre palauttaisi kehon toimintoja ja helpottaisi arkielämää.

    Aivokudos on yksi ihmiskehon monimutkaisimpia kudoksia. Siksi selkäydinvaurioihin ja hermoston sairauksiin on ollut vaikea löytää tehokkaita hoitoja. Kantasolut antavat kuitenkin nyt uutta toivoa vaurioiden hoitoon.

    Tampereen yliopiston biolääketieteen BioMediTech-yksikössä tutkitaan selkäydinvaurioita tavalla, joka voi parantaa ratkaisevasti selkäydinvaurioista kärsivien ihmisten elämänlaatua. Tutkijatohtori Laura Ylä-Outinen kehittää kolmiulotteista kantasolumallia, jolla voidaan tutkia selkäytimen toimintaa. Päätavoite on kehittää malli, joka hyödyttää solusiirteiden teknologista kehitystä selkäydinvauriopotilaan hoidossa. Ylä-Outisella on työhön kolmevuotinen Suomen Akatemian tutkijatohtorirahoitus.

    – Siirre parantaisi selkäytimen toiminnallisuutta niin, että potilaalle palautuisi kyky liikuttaa esimerkiksi raajoja, Ylä-Outinen kertoo.

    Siirre parantaisi paitsi jo olemassa olevia vaurioita, myös estäisi uusien vaurioiden syntymistä.

    Tutkimusta tehdään tiiviissä yhteistyössä kliinistä eli käytännön hoitotyötä tekevien lääkärien, kuten neurologien kanssa. Hoitotyötä tekevät osaavat kertoa, missä todelliset ongelmat ovat ja voivat näin auttaa tutkimusta oikeaan suuntaan. Esimerkiksi ranteiden ja käsien liikekyky voi olla selkäydinvammapotilaan arkielämän kannalta paljon merkittävämpää kuin se, joutuuko liikkumaan pyörätuolilla.

    – Usein ajatellaan, että selkäydinvauriopotilaiden hoidossa pääasia on pyörätuolista ylös nouseminen. Se on toki iso asia, mutta vaurioon liittyy paljon muita elämänlaatua heikentäviä vaivoja, joiden paraneminen olisi iso asia ihmiselle, esimerkiksi virtsarakon pidätyskyvyn palautuminen, Ylä-Outinen sanoo.

    Siirteen avulla ei siis välttämättä pyritä korjaamaan kaikkea ennalleen, vaan palauttamaan kehon toimintoja niin, että arki olisi helpompaa ja elämänlaatu parempaa.

    Laura Ylä-Outinen.

    Laura Ylä-Outinen.

     

    Selkäydinvaurioiden hoitoja tutkitaan ja kehitetään ympäri maailmaa. BioMediTechin neuroryhmän tutkimusjohtaja Susanna Narkilahti arvioi, että tällä hetkellä kliinisiä potilaskokeita on käynnissä viidestä kymmeneen kappaletta. Kokeet ovat kuitenkin vielä alkuvaiheessa, jossa tutkitaan siirteiden turvallisuutta. Valmista hoitoa tai tuotetta ei vielä ole.

    – Näyttäisi siltä, että solusiirteistä ei ole ollut haittaa potilaille. Tosin tässä vaiheessa puhutaan vasta muutaman vuoden seuranta-ajoista, ja tällaisissa kantasoluhoidoissa seuranta-aikojen täytyy olla pitkiä.

    Laura Ylä-Outisen kehitteillä oleva selkäydinvauriomalli poikkeaa muualla parhaillaan testattavista siirteistä. Mallissa on hermosolujen lisäksi mukana hydrogeelimatriisi, jolla luodaan kolmiulotteinen vaikutelma ja jäljitellään paremmin todellista selkäydintä.

    Hydrogeelimatriisin ajatellaan myös tukevan siirrettyjen solujen selviämistä ihmiskehossa. Ylä-Outisen tavoite on tehdä mallista niin hyvä, että sen pohjalta voidaan tulevaisuudessa kehittää toimiva potilassiirre.

    – Hydrogeelimatriisi on seuraavaa tai jopa sitä seuraavaa vaihetta, mihin siirreteknologiat kehittyvät, Susanna Narkilahti sanoo.

     

    Kantasoluteknologioiden kehittyminen on tehnyt tautimallintamisesta suosittua. Potilaan omista soluista voidaan luoda laboratoriomalli hänen sairaudestaan. Tämän toivotaan vievän kohti yksilöllistettyä lääketiedettä, kun voidaan tutkia, miten kunkin potilaan sairaus käyttäytyy ja mikä lääke siihen tepsisi parhaiten.

    Tautimalleja käytetään myös lääkeyrityksissä lääkkeiden toksisuuden eli myrkyllisyyden tutkimiseen.

    Susanna Narkilahden johtama BioMediTechin neuroryhmä tekee tutkimusta hermo- ja hermotukisoluilla, jotka kehitetään laboratoriossa ihmisen monikykyisistä kantasoluista. Neuroryhmän päätutkimuskohteina ovat in vitro mallit, joita voidaan hyödyntää selkäydinvaurioiden, MS-taudin ja epilepsian tutkimuksessa ja hoidossa.  Tutkimusprojektit tehdään tiiviissä yhteistyössä Tampereen teknillisen yliopiston tutkimusryhmien kanssa.

    Neurologisten sairauksien kulkua on usein vaikea ennustaa. Esimerkiksi epilepsiassa on satoja erilaisia alatyyppejä. Ja vaikka MS-taudin voi kategorisoida neljään eri luokkaan, mikään sairaus ei täysin noudata omaa luokkaansa. Selkäydinvaurioiden synty ja eteneminen ovat aina täysin yksilöllisiä.

    – Selkeästi tällä hetkellä ei voida tarjota potilaille riittävää hoitoa, koska sairauksien mekanismeja ei tunneta tarpeeksi hyvin, Susanna Narkilahti sanoo.

    – Tämän vuoksi mennään enemmän ja enemmän yksilön diagnostiikkaan ja personoituun lääkehoitoon.

     

    Potilaskohtaisten tautimallien käyttöönoton haasteena on aika. Kuinka nopeasti kantasoluista saadaan soluja, joilla sairautta voidaan tutkia?

    – Tällä hetkellä aikaskaalat ovat liian pitkiä varhaiseen diagnostiikkaan. Mutta kantasolutekniikat ja -teknologiat kehittyvät, ja malleihin haetaan koko ajan lisää nopeutta, Narkilahti sanoo.

    – Nopeutta tarvitaan, että tautimallin avulla voidaan esimerkiksi valita potilaalle oikea lääkitys. Nyt tulosta ei saada seuraavalla viikolla. Tämä on tautimallinnuksen haaste maailmanlaajuisesti.

    Edistysloikat kantasoluteknologioiden kehittymisessä ovat olleet huimaavan nopeita viime vuosina, mutta tutkimustyö vie kuitenkin aikaa. Aika tutkijan tekemästä keksinnöstä tai kehitystyöstä sen soveltamiseen potilaiden auttamiseksi on väistämättä pitkä. Silti työ on äärimmäisen motivoivaa.

    – Kaikki me tutkijat koemme, että työ on erittäin tarpeellista. Se on mielenkiintoista ja välillä hyvinkin haastavaa, Narkilahti sanoo.

    – Kyse on kuitenkin ihmiskehon kompleksisimmasta kudoksesta. Aivokudoksen tutkiminen ei ole niin suoraviivaista kuin ehkä muiden kudosten. Tässä vaaditaan paljon kärsivällisyyttä.

     

    Uusia mahdollisuuksia MS-taudin lääkehoidolle

    Multippeliskleroosin eli MS-taudin mekanismia ei tunneta. Tiedetään vain, että tietyillä alueilla Suomessa sitä esiintyy enemmän, ja naisilla sairaus on yleisempi kuin miehillä. Sairauden ajatellaan puhkeavan geenien ja ympäristön yhteisvaikutuksesta. MS-tauti on yleisin liike- ja toimintakykyyn vaikuttava keskushermoston sairaus nuorilla aikuisilla.

    MS-tauti saa aikaan sen, että ihmisen oma immuunipuolustus hyökkää hermosoluja suojaavan aineen, myeliinin kimppuun. Myeliini on eriste, joka suojaa hermosoluja ja edesauttaa sähköimpulssien kulkemista aivojen ja muiden kehon osien välillä.  Tämän vuoksi potilas kokee erilaisia oireita esimerkiksi tuntoaistiin, näköön tai liikekykyyn liittyen.

    Mervi Ristola.

    Mervi Ristola.

    Tampereen yliopiston BioMediTech-yksikön tutkijat tekevät kantasolujen avulla laboratoriossa niin kutsuttua myeliinisaatiomallia, jossa ilmiötä voidaan tutkia tarkasti.

    Tavoitteena on, että mallin avulla voitaisiin tutkia sekä myeliinitupen syntymistä ja kehittymistä hermosolujen ympärillä että sitä, mitä tapahtuu, kun myeliini alkaa tuhoutua. Näin opittaisiin tuntemaan sairauden mekanismeja ja päästäisiin kehittämään uusia lääkehoitoja paitsi MS-tautiin, myös muihin de-myelinisoiviin sairauksiin.

    Kansainvälisestikin ainutlaatuiselle mallille on haettu patenttia, ja tutkijatohtori Mervi Ristola sai juuri hankkeelle kolmivuotisen tutkijatohtorirahoituksen Suomen Akatemialta.

    – Mallissa voisimme tuottaa lääkeaineilla vaurion myeliinituppeen ja taas parantaa sen. Sitä kautta voisimme tutkia vauriomekanismeja ja sitä, millä lääkeaineilla vaurioita pystyttäisin parantamaan, Mervi Ristola kertoo.

    Nyt käytössä olevat MS-taudin lääkkeet hillitsevät immunologista reaktiota, joka saa ihmisen oman immuunipuolustuksen tuhoamaan myeliiniä. Uusi solumalli voisi avata mahdollisuuksia uudenlaisten lääkkeiden kehittämiselle, jotka vaikuttaisivat suoraan myeliinin uudistuotantoon aivoissa. Tällä hetkellä siihen ei pystytä lääkeaineilla vaikuttamaan.

    Solumallissa yhdistetään ihmisen hermosoluja ja oligodendrosyyttejä, jotka tuottavat myeliiniä aivoissa. Nämä laitetaan silikonista valmistettuun rakenteeseen. Hermosolujen ja oligodendrosyyttien vuorovaikutusta tutkitaan kuvantamalla ja sähköisillä mittauksilla.

    Kun malli valmistuu, sitä ei pidetä piilossa omassa laboratoriossa.

    – Tavoitteena on että mallia voisi hyödyntää muutkin tutkimusryhmät ja lääketeollisuus, Mervi Ristola sanoo.

     

    Kantasolututkimus Kaupin kampuksella

    Biomeditech-instituutissa tehdään edistynyttä tutkimusta kantasoluilla. Solu- ja kudosteknologiaa tutkii ja kehittää neljä tutkimusryhmää.

    Esimerkiksi silmäsairauksien kantasolututkimuksessa ollaan pitkällä. Apulaisprofessori Heli Skottman ryhmineen on pystynyt kasvattamaan silmän verkkokalvon vaurioita korjaavia kantasoluja. Menetelmästä ollaan kehittämässä kantasoluhoitoa.

    BioMediTech on Tampereen yliopiston ja Tampereen teknillisen yliopiston yhteinen instituutti. Osa BioMediTechistä toimii Tampereen yliopiston tieteenalayksikkönä, joka kouluttaa biolääketieteen ja bioteknologian maistereita ja tohtoreita.

     

    Tekstit Tiina Lankinen

    Kuvat Jonne Renvall