VIERASKYNÄ

Nanopartikkelit vievät lääkkeen täsmällisesti solun sisään

Vuonna 1959, tasan 50 vuotta sitten, amerikkalainen fyysikko Richard Feynman piti kuuluisaksi tulleen esitelmänsä tulevaisuuden teknologian suunnasta ja rajoista.

Puhetta on jälkeenpäin pidetty profetiana, jossa ensimmäistä kertaa ennustettiin kehityskulku kohti nanoteknologiaa. Nykyisin nanoteknologia perustuu kemian, fysiikan ja biologian perusteiden monitieteiseen hyödyntämiseen ja sovellusten kehittämiseen aina atomitasolle asti.

Feynman leikki esitelmässään ajatuksella, että kirurgit voisivat olla niin pieniä, että mahtuisivat potilaan elimistön sisään. Feynman siis ennusti lääketieteessä tapahtuneen kehityksen kohti yhä pienempiä laitteita, jotka voidaan työntää elimistöön mittauksia ja hoitotoimenpiteitä varten.

Nanoteknologian sovellutukset perustuvat usein uusiin materiaaleihin, joita myös lääketiede on alkanut hyödyntää. Uutta alaa on alettu kutsua nanolääketieteeksi, ja 2000-luvulla on perustettu nanolääketieteen julkaisusarjoja, tiedeseuroja ja tutkimusohjelmia.

Nykyisen nanolääketieteen keskeisen tutkimusaiheen muodostavat nanopartikkelit.

Tyypilliset nanopartikkelit ovat noin kymmenestä sataan nanometriä läpimitaltaan olevia pallomaisia hiukkasia. Sata nanometriä vastaa noin tuhatta rivissä olevaa atomia. Samankokoisia hiukkasia ovat esimerkiksi useat virukset.

Nanopartikkeleja osataan valmistaa eri materiaaleista ja elimistön omista molekyyleistä. Useimmat nanolääketieteen käyttämät partikkelit on suunniteltu käytettäviksi lääkkeiden annostelussa tai magneettikuvauksen varjoaineina.

Nykyiset nanopartikkelit ovat auttaneet merkittävästi eräiden vaikealiukoisten lääkeainemolekyylien, esimerkiksi syöpälääkkeiden, annostelua.

Nanopartikkeleille pyritään kehittämään uusia ominaisuuksia, joiden avulla ne voitaisiin kohdistaa soluihin ja kudoksiin, joihin lääkeaineen halutaan vaikuttavan.

Tämä on mahdollista, jos partikkelien pintaan kiinnitetään vasta-aineita tai proteiineja eräänlaisiksi osoitelapuiksi, jotka kiinnittyessään kohdesolujen pinnalla oleviin reseptoriproteiineihin kohdistavat nanopartikkelit haluttuun paikkaan.

Suomen Akatemian nanotutkimusohjelmaan kuuluvassa Biotarget-projektissa Turun yliopiston ja Åbo Akademin tutkijat pyrkivät kehittämään tämäntyyppisiä ohjautuvia nanopartikkeleja.

Partikkelit rakentuvat amorfisesta piidioksidista. Amorfisessa muodossa piidioksidiatomit eivät muodosta kiteitä. Nämä partikkelit ovat todetusti bioyhteensopivia ja biohajoavia. Partikkelien huokoinen rakenne mahdollistaa lääkeaineen pakkaamisen partikkelien sisälle ja lääkkeen kuljetuksen solun sisään. Partikkelit sopivat siten täsmälääkitykseen.

Turussa valmistettujen nanopartikkelien pintaan on kiinnitetty vasta-aineita, jotka tarttuvat kohdesolujen pinnalla oleviin reseptoreihin. Verisuonten seinämiä reunustavien endoteelisolujen pinnan rakenteessa tapahtuu muutoksia, kun kudoksessa alkaa tulehdus tai kun syöpäsolut aiheuttavat uusien verisuonien kehittymisen.

Näissä tilanteissa endoteelisolut alkavat ilmentää uusia reseptoreja pinnallaan. Nanopartikkelien vasta-aine tunnistaa reseptorin ja kohdistaa lääkevaikutuksen oikealle alueelle.

Nanopartikkelien kiinnittyminen solunpinnan reseptoriin voi johtaa nanopartikkelin pääsyyn solun sisälle samoilla mekanismeilla, joita viruksen käyttävät.

Solujen sisälle johtaa useita reittejä, ja reittien toisistaan poikkeavia ominaisuuksia voitaisiin hyödyntää lääkeaineiden annostelussa, jos pystyttäisiin ennalta määräämään, mille reitille nanopartikkeli hakeutuu. Asian selvittäminen vaatii vielä solun perusmekanismien parempaa tuntemusta.

Nanopartikkeleista odotetaan monenlaista hyötyä lääketieteelle. Niihin pakatut lääkkeet voidaan tulevaisuudessa kohdistaa entistä tarkemmin haluttuun kudokseen. Tämä vähentää lääkkeiden sivuvaikutuksia.

Nanopartikkeleista toivotaan myös apua lääkkeiden pitkäaikaisessa annostelussa. Niihin on suunniteltu liitettävän ominaisuuksia, jotka mahdollistaisivat esimerkiksi hoidon tehon seurannan.

Nanokokoisten hiukkasten ihmisille ja ympäristölle mahdollisesti aiheuttamista vaaroista on alettu keskustella. Jo nykyisin ihmiset altistuvat puunpolton ja dieselmoottorien tuottamille nanokokoisille hiukkasille, joiden on osoitettu muodostavan merkittävän terveysriskin.

Nanopartikkeleja käyttävän lääketieteen on varauduttava vastaamaan tuotteiden turvallisuuteen liittyviin kysymyksiin. Lääkkeiden annostelussa jo käytettävät nanopartikkelit on valmistettu muun muassa albumiinista, ihmisen veren proteiinista, joka hajoaa elimistössä eikä muodosta turvallisuusongelmia.

Elimistölle vieraiden ja vaikeasti biohajoavien materiaalien käyttäytyminen elimistössä on selvitettävä ennen niiden käyttöönottoa. Erityistä huomiota pitää kiinnittää hiilinanoputkien ja toiminnallistettujen fullereeni-hiilipallojen turvallisuuteen, koska ne edustavat uudenlaisia molekyylirakenteita, joiden biologiset vaikutukset ovat vielä pitkälti tuntemattomia.

Heino on biokemian professori Turun yliopistossa ja Lindén dosentti, joka toimii Åbo Akademin Funktionaaliset materiaalit -huippuyksikössä.

Helsingin Sanomat | hs.paakirjoitus@sanoma.fi