Kati Häkkinen, Santtu Kosonen, Heini Makkonen & Jenni Perälä

Johdanto

Aihe kiinnosti meitä, koska nykypäivänä tutkitaan yhä enemmän ja enemmän nanoteknologian ja -partikkelien käyttöä lääketieteessä. Artikkelissa kerrottiin Empa-tiimin luomasta istukan 3D-solumallinnoksesta, jota voidaan käyttää nanopartikkelien siirtymämekanismien tutkimiseen näiden läpäistessä istukan seinämän.
Nanopartikkeleita käytetään nykypäivänä esimerkiksi aurinkorasvoissa, mausteissa sekä vedenpitävien vaatteiden valmistuksessa. "Partikkeli-biologia vuorovaikutusosaston" tutkija Tina Buerkin mukaan "tällä hetkellä raskaana olevat naiset eivät altistu haitallisille määrille nanopartikkeleita, mutta näin voi käydä tulevaisuudessa, näiden pienten partikkeleiden käytön yleistyessä".
Nykypäivänä istukan seinämän läpäisykykyä tutkitaan joko hyvin yksinkertaisilla malleilla tai keisarileikkauksen jälkeen luovutetuilla, aidoilla istukoilla. Ongelmaksi muodostuu aidon istukan, maksimissaan kahdeksan tunnin säilyvyys. Tästä syystä Empan kehittämä istukan 3D-solumalli on äärettömän tärkeä. Toimivalla mallin avulla voidaan luoda lääkkeitä, joiden vapauttamat nanopartikkelit kohdistuvat suoraan äidin elimiin ilman, että sikiö joutuisi kärsimään lääkkeiden mahdollisista haittavaikutuksista.
Artikkeli aukesi meille ensimmäisellä lukukerralla ja sen myötä kiinnostuksemme sen esittelemää teknologiaa kohtaan kasvoi. Haluamme nähdä tulevaisuudessa, mitä uusia tutkimustuloksia tämän teknologian avulla saadaan selville.

Miten se toimii

Mallin luomisessa hyödynnettiin tutkimusterminologiassa kutsuttua "roikkuva tippa" -teknologiaa, jonka on kehittänyt Insphero AG. Tämän teknologian avulla voidaan luoda malleja ilman "rakennustelineitä", jotka saattaisivat haitata nanopartikkeleiden vapaata kulkua soluihin testeissä. "Roikkuva tippa" -teknologialla voidaan luoda eräänlainen laite, jossa solut, kiinnittyneinä roikkuviin tippoihin, yhdistyvät toisiinsa luoden pallomaisen mikrokudoksen. Tämä mikrokudos matkii ihmisen istukan kudosta paljon tarkemmin, kuin vanha metodi, jossa hyödynnettiin petrimaljaan kasvatettua "jäykkää" soluviljelmää. (Elber 2017).
Tutkimuksia voidaan suorittaa huomattavasti nopeammin hyödyntämällä 3D-mallia, kuin käyttämällä oikeaa istukkaa. Näissä tutkimuksissa voidaan tarkkailla useiden eri nanopartikkelien mahdollisia myrkyllisiä vaikutuksia sekä valikoida nanopartikkelit, joilla on haluttu siirtymistapa kudosta läpäistäessä. Nämä tutkimustulokset voidaan testata ja varmentaa lopuksi oikealla istukalla. (Elber 2017).

Käyttö ja turvallisuus

Näiden tutkimusten avulla pyritään luomaan pohja turvallisille, mutta myös tehokkaille raskauden aikana käytettäville nanolääkkeille. Ymmärtämällä mekanismit, joita nanopartikkelit käyttävät kulkeutuessaan istukan seinämän läpi, voidaan luoda uusia "kantolaitteistoja" lääkkeille. Näitä lääkkeitä voidaan siten antaa turvallisesti raskaana oleville naisille. Raskaana olevat naiset saavat erinäisistä syistä lääkkeitä, joten on tärkeää valita lääkkeet, joiden sisältämät nanopartikkelit eivät kykene läpäisemään istukan seinämää. On myös mahdollista luoda lääkkeitä, joilla on niin sanotut "osoitteet". Nämä lääkkeet kuljettaisivat vaikuttavan aineen suoraan tiettyyn elimeen, eivätkä myöskään kykene läpäisemään istukan seinämää. (Elber 2017).
Nanolääkkeillä tarkoitetaan nanoteknologian sovelluksia, jotka hyödyntävät nanomittakaavan rakenteiden ominaisuuksia sairauksien toteamisessa, diagnostiikassa, hoidossa ja seurannassa. Nanoteknologia on tarpeellista lääkekehityksessä, sillä nanokoko mahdollistaa lääkeaineen kohdentamisen elimeen, kudokseen tai soluun, lisää lääkeaineen tehoa muuttamalla farmakokineettisiä parametreja ja suojaa lääkeainetta kemialliselta hajoamiselta säilytyksen aikana ja elimistössä. (Heinz-Herzig – Joutsensaari – Järvinen – Lehto – Salonen 2008).
Nanohiukkasten kulkureittejä ja vaikutusta elimistössä ei tunneta vielä kovin hyvin, mutta useimmissa kuluttajatuotteissa nanoteknologian hyödyt voittavat kuitenkin mahdolliset haitat. Tällaisia tuotteita ovat esimerkiksi lääketieteelliset sovellukset, kuten rokotteet ja nanolääkkeet. (Vierula 2012).

Tulevaisuuden näkymät

Empan tutkijat haluavat kehittää 3D-mallia entisestään tulevaisuudessa. He toivovat voivansa lisätä malliin dynaamisen komponentin. Tämä voisi tarkoittaa esimerkiksi mikrokudoksen esittelemistä mikroliuossysteemiin, joka kykenee simuloimaan äidin ja lapsen välistä verenkiertoa. Muita vaihtoehtoja voisi olla yhdistää tämä malli muihin malleihin, kuten esimerkiksi sikiön malliin. (Elber 2017).
Nanolääkkeitä hyödynnetään nykyisin jo esimerkiksi syövän hoidossa, sillä niiden avulla voidaan lisätä syövän hoitoon käytettävien lääkeaineiden tehoa ja vähentää niiden haittavaikutuksia kohdentamalla lääkeaine kasvainkudokseen. Nanolääkkeiden teho syövän hoidossa perustuu niiden kykyyn kuljettaa huonoliukoisia molekyylejä verenkierrossa sekä lääkeaineen passiiviseen ja aktiiviseen kohdentamiseen syöpäkudokseen. Kliiniseen käyttöön syövän hoidossa on hyväksytty jo ainakin kuusi passiivisesti kohdentuvaa nanolääkettä. Ne on kehitetty pidentämään lääkeaineen vaikutusaikaa, maksimoimaan lääkeaineen kulkeutuminen kasvaimiin, vähentämään lääkeaineen haittavaikutuksia sekä suojaamaan lääkeainetta kemialliselta ja entsymaattiselta hajoamiselta. Tulevaisuudessa varmasti nanolääkkeiden käyttäminen syövän hoidossa lisääntyy, sillä niiden tehoa voidaan lisätä edelleen aktiivisen kohdennuksen avulla. (Jokiniemi ym. 2012).

Kirjallisuuslähteet

Elber, Celine 2017. Medication for the unborn baby. Artikkeli. Medica Magazine. <https://www.medica-tradefair.com/cgi-bin/md_medica/lib/pub/tt.cgi/Medication_for_the_unborn_baby.html?oid=85777&lang=2&ticket=g_u_e_s_t>. Luettu 31.8.2017.
Heinz-Herzig, Karl – Lehto, Vesa-Pekka – Joutsensaari, Jorma – Järvinen, Kirstiina – Salonen, Jarno 2008. Nanoteknologia lääkehoidon työkaluna. Duodecim. 124:70-6. Verkkodokumentti. <http://www.terveysportti.fi/xmedia/duo/duo96970.pdf>. Luettu 8.9.2017
Jokiniemi, Jorma – Järvinen, Kristiina – Lammi, Mikko – Lappalainen, Reijo – Lehto, Vesa-Pekka – Närvänen, Ale – Pakkanen Tapani A. Nanoteknologia biomateriaalien ja lääkkeiden kantaja-aineiden pintojen räätälöinnissä. Duodecim. 128:2085-92. Verkkodokumentti. <http://www.terveysportti.fi/xmedia/duo/duo10576.pdf>. Luettu 8.9.2017.
Vierula, Hertta 2012. Nanohiukkanen on yhä arvoitus. Lääkärilehti. 32/2012 vsk 67 s. 2128-2130. Verkkodokumentti. <http://www.laakarilehti.fi.ezproxy.metropolia.fi/ajassa/ajankohtaista/nanohiukkanen-on-yha-arvoitus-11163/>. Luettu 8.9.2017.