Kantri

Oululaisbiologit haluavat tulostaa munuaisen, mikä mullistaisi lääkehoidon

Kantri 19.11.2017

FutuRena-tiimin biologit, insinöörit ja biomateriaalitutkijat kehittävät lääketieteellistä tuotetta, jota kukaan ei olisi osannut valmistaa yksin.


Pekka Fali
Seppo Vainio (vas.), Ilya Skovorodkin, Susanna Kaisto, Aleksandra Rak-Raszewska ja Jani Ylioja ovat FutuRena-joukkuetta, jonka kehittämä keinotekoinen munuainen parantaisi lääketieteellisiä hoitoja. Kuvankäsittely: Stiina Hovi

Oululaisbiologien aloitteesta alkunsa saanut FutuRena-ryhmä aikoo ehkäistä uusien munuaisvaurioiden syntymisen.

Munuainen on ihmiskehon suodatin, joka seuloo verenkierrosta kuona-aineita. Tärkeän tehtävänsä vuoksi munuaisten vioittuminen on hengenvaarallista.

Munuaisvaurioita voi syntyä muun muassa voimakkaiden lääkehoitojen seurauksena. Niiden yksilölliset sivuvaikutukset selviävät usein vasta hoidon edetessä.

Munuaisen vajaatoiminnan vuoksi Euroopassa on elinluovutusjonossa noin 70 000 henkilöä. Tämän määrän kasvamisen FutuRena aikoo estää kehittämällä minimunuaisen.

"Minimunuaisella voi tutkia henkilökohtaisia sairauksia, ja sillä voi löytää kullekin potilaalle sopivat lääkitykset tai hoidot", tiimiä vetävä kehitysbiologi Susanna Kaisto kuvailee.

Minimunuaiselle laboratoriossa tehtävän testauksen avulla lääkärit voivat huomata munuaisvaurion riskin ja valita potilaalle oikean lääkityksen.

Minimunuainen toimii yksilökohtaisesti, koska se kasvatetaan jokaiselta potilaalta itseltään otettavasta solunäytteestä.

Kaisto korostaa, että nimestään huolimatta minimunuainen ei ole täysikokoisen munuaisen pienempi versio. Itse asiassa se on vain pieni osa munuaisesta.

Aikuisen ihmisen munuainen koostuu noin miljoonasta yksittäisestä mutta keskenään yhteneväisestä osasta, nefronista. FutuRena tarvitsee miljoonan yksikön sijaan muutaman.

"Jos meillä on yksikin yksikkö, joka suodattaa verta, se on toimiva minimunuainen", Kaisto kertoo.

Koska munuaisen osat ovat keskenään samanlaisia, lääkeaineita voi testata laboratorio-oloissa vain muutaman nefronin kanssa.

Kaiston kollega, professori Seppo Vainio huomauttaa, että on jopa käytännöllistä, ettei kokonaista munuaista tarvitse valmistaa.

"Lääkeaineet ovat kalliita. Mitä pienemmässä koossa niitä tarvitaan, sen parempi."

Pelkän biologian avulla ryhmä ei voi menestyä. Munuaisten osaset ovat niin pieniä, että niiden käsittely on ihmiskäsin mahdotonta. Avuksi tulevat insinöörit ja 3D-tulostus.

"Meidän pitää saada solut oikeaan muodostelmaan toistensa kanssa, eikä sitä voi tehdä pipetillä. Tarvitsemme 3D-tulostinta, että saamme ne oikeaan järjestykseen", Kaisto luonnehtii.

Insinöörityönä tehtävässä 3D-tulostamisessa on kyse esineistä, joita koneet valmistavat digitaalisten mallien pohjalta. Tulostamalla voi luoda niin koristetuotteita kuin rakennustarvikkeita.

3D-tulostukseen tarvitaan kuhunkin tarkoitukseen räätälöityä materiaalimassaa. Sitä on tiimissä kehittämässä biologien ja insinöörien lisäksi materiaalitutkijoita.

Massan perusosan muodostaa potilaan antamasta näytteestä kasvatettu solumassa. Solujen sidosaineena käytetään metsätaloustuotetta: nanoselluloosaa. Kun solut ovat kiinnittyneet toisiinsa, selluloosa liuotetaan pois minimunuaisesta.

Vainio korostaa, ettei mikään mukana oleva taho olisi voinut kehittää hanketta yksin.

Minimunuaisen yksittäiset valmistajat ovat siis kasassa, mutta tuotteen kehittäminen ei tapahdu hetkessä.

"Jos saamme neljä miljoonaa euroa neljän vuoden aikana, voisimme saada toimivan minimunuaisen markkinoille", Kaisto esittää varovaisena arviona.

Näin suuri ja pitkäjänteinen rahoitus vaatisi käytännössä useamman tukijan. Tiimi on kuitenkin toiveikas, sillä Helsinki Challenge -kisassa se on oppinut markkinoimaan omaa työtään.

Kaisto on harjaantunut esittämään asiasta kolmen minuutin myyntipuheen.

"Se tulee selkärangasta", hän myöntää.

Mikäli minimunuainen saadaan markkinoille ja rahoitus turvataan riittävän pitkäksi aikaa, kehitystyötä voidaan Kaiston mukaan jatkaa edelleen.

"Kaukana tulevaisuudessa on mahdollisuus tehdä myös laboratoriossa kasvatettuja munuaisia."

Sitä ennen keinomunuaiset auttaisivat sairaanhoidon lisäksi uusien lääkkeiden kehittämistä.

"Kun lääkeyritykset nyt löytävät jonkin lääkeaineen, sen haitallisuutta testataan ensin soluille, sitten hiirille ja lopulta ihmisille. Jos testaisimme sitä suoraan minimunuaisella, säästyisi aikaa, rahaa ja eläimiä", Kaisto kertoo.

FutuRena kuuluu isoon kansainväliseen joukkoon, joka koettaa hyödyntää teknologiaa tuottaakseen ihmiselimiä.

Maailmanlaajuisesti kilpailu on kovaa: keinotekoiseen elinvalmistukseen perehdytään monissa maissa. Vainion mukaan Saksa ja Alankomaat lisäinvestoivat alaan äskettäin 50 miljoonaa euroa, ja asiaan perehdytään esimerkiksi Harvardin huippuyliopistossa.

Vainio toivoo, että joukkueen pääsy kilpailun finaaliin herättää alaa kohtaan kiinnostusta Suomessakin.

"Suomessa biotulostus on tällä hetkellä lähes nolla. Työmme on keino herätellä alaa, jos suomalaiset aikovat olla sen kehittämisessä mukana."

FutuRena on yksi Helsinki Challenge -tiedekilpailun seitsemästä finalistista. Marraskuun Kantri esitteli, miten finalisteista kolme mullistaisi maailmaa. Kilpailun voittaja selviää 24.11.

Lue lisää:

Henkinen äitiyspakkaus tukee vanhempien jaksamista – "Vanhemmat ovat aiempaa enemmän yksin"

Aiheeseen liittyvät artikkelit