Vaihtoehtomenetelmä apurahat

FT Tarja Toimela osallistuu kemikaalien hormonaalisia vaikutuksia osoittavan menetelmän kansainväliseen toimintavarmuuden testaukseen. FM Hanna Vuorenpää kehittää väitöskirjatyössään toiminnallista ihmissolupohjaista sydänmallia. Molemmat työskentelevät Tampereen yliopiston FICAM –keskuksessa, jossa kehitetään vaihtoehtoisia tutkimusmenetelmiä eläinkokeille.

Osallistuminen kemikaalien testauksen kansainväliseen validointiin

Tarja Toimelan hankkeessa osallistutaan AR-CALUX in vitro -menetelmän kansainväliseen laboratorioiden väliseen validointiin. Soluviljelmällä on tarkoitus tutkia kemikaalien mahdollisia hormonaalisia vaikutuksia mittaamalla kemikaalialtistuksen jälkeistä geenireseptorien toimintaa. Jos testi osoittautuu toimivaksi, tulee EURL ECVAMin tieteellinen komitea hyväksymään testimenetelmän, ja se liitetään OECD:n testiohjeistoihin. Tämän jälkeen testi on valmiina korvaamaan nykyisiä REACH-lainsäädännön vaatimia kemikaalitestauksen eläinkokeita. FICAM kutsuttiin mukaan tämän AR-CALUX-menetelmän kansainväliseen validointiin.

Toiminnallisen ihmissolupohjaisen sydänmallin kehittäminen

Hanna Vuorenpään tutkimuksessa kehitetään ihmissolupohjaista sydänkudosmallia, joka jäljittelee luontaisenkaltaisissa olosuhteissa ihmisen sydämen toimintaa. Sydänmallin tavoitteena on korvata tai täydentää vastaavia eläinkokeita ja tuottaa paremmin ihmiseen soveltuvaa tutkimustietoa.

Sydänmallia voidaan käyttää lääkekehityksessä potentiaalisten lääkeyhdisteiden nopeaan seulomiseen, sydän- ja verisuonisairauksien tutkimisessa solumallina sekä erilaisten kemikaalien sydäntoksisuuden testaamiseen. Kemikaalien laajaa turvallisuustestausta säädellään EU-jäsenmaita sitovalla REACH–asetuksella, jossa testaukset pyritään suorittamaan kalliiden eläinkokeiden sijaan eettisesti kestävillä vaihtoehtoisilla menetelmillä. Tässä tutkimuksessa pyritään vastaamaan näihin tarpeisiin kehittämällä nopea ja edullinen solumalli lääkeaineiden ja kemikaalien sydäntoksisuuden testaukseen. Yhdisteiden sydäntoksisuuden määrityksissä käytetään tällä hetkellä paljon koiria ja terapeuttisten hoitojen testaamisessa sikoja. Tässä esitellyn sydänmallin odotetaan toimivan kliinisesti relevanttina täydentäjänä ja korvaajana näille eläinkokeille.

Toimelalle myönnetty apuraha on suuruudeltaan 10 000 euroa ja Vuorenpäälle 1 000 euroa.

Apuraha myönnettiin FM Maija Määttäsen väitöskirjatutkimukselle ja se on suuruudeltaan 19 000 euroa. Määttäsen tutkimuksen tavoitteena on luoda eläinkokeita korvaava 3D-soluviljelymalli suolistosyövälle. Tätä mallia hyödyntämällä pystytään eläinkokeita tehokkaammin kartoittamaan ja tunnistamaan elintarvikeperäisiä syöpää ehkäiseviä yhdisteitä sekä tutkimaan näiden vaikutusmekanismeja.

Eläinkokeisiin verrattuna soluviljelmät mahdollistavat edullisemman, nopeamman sekä eettisesti hyväksyttävämmän keinon testata useita erilaisia yhdisteitä niiden syöpää ehkäisevien vaikutusten osalta. Aiemmin soluviljelmissä on käytetty kaksiulotteista 2D-mallia. Tutkimuksessa kehitettävän 3D-mallin etu 2D-malliin nähden on se, että se tarjoaa tietoa kudoksen organisaatiosta, joka usein häiriintyy solujen muuttuessa pahanlaatuisiksi.

Tutkimuksessa tullaan luomaan uusi 3D-soluviljelymalli, jonka avulla voidaan jatkossa tutkia ravinnon vaikutuksia suolistosyövän syntyyn ja kehitykseen. Lisäksi kehitettävä malli voi vähentää eläinkokeiden käytön tarpeellisuutta syöpätutkimuksessa, koska se antaa entisiä soluviljelymalleja paremman käsityksen syövän kehittymisestä ja rakenteesta sellaisena kuin se tapahtuisi elävässä organismissa.

Kun eläinkokeetonmalli on validoitu, sitä voidaan käyttää ruuan, kuten kotimaisten marjojen, oletettavasti syövältä suojaavien ainesosasten tunnistamisessa sekä niiden vaikutusmekanismien selvittämisessä. Tutkimus suoritetaan Helsingin Yliopistossa.

Apuraha myönnettiin FM Pauliina Salosen väitöskirjatutkimukselle, jossa kehitetään kantasoluihin pohjautuvaa mallia ihmisen hermostokehitykseen vaikuttavien myrkkyjen tutkimiseen. Apuraha on suuruudeltaan 2 500 euroa.

Joka kuudennella lapsella on jonkinasteinen kehityshäiriö, joista useimmat ovat hermoston vaurioita. Teollisuuskemikaalien, kuten lyijyn, metyylielohopean ja polykloorattujen bifenyylien, tiedetään aiheuttavan erilaisia hermoston kehityshäiriöitä. Markkinoille tulee vuosittain 2 000-3 000 uutta kemikaalia, joiden myrkyllisyys hermoston kehitykselle tulisi tutkia.

Kaikki tällä hetkellä käytössä olevat neurotoksisuustestit pohjautuvat eläinkokeisiin. Eläinkokeet eivät kuitenkaan aina kerro luotettavasti ihmisvaikutuksista ja lisäksi eläinkokeet ovat kalliita ja hitaita toteuttaa.

Salosen tutkimuksessa kehitettävä malli perustuu ihmisen kantasoluista erilaistettujen hermosolujen käyttöön. Kehitettävä malli mahdollistaa yhdisteiden toksisuuden tutkimisen ihmisen biologiaan perustuen eläinten sijaan. Mallin avulla voidaan nopeasti seuloa suuri joukko kemikaaleja ja löytää mahdollisesti vaaralliset aineet.

Siirtymistä eläinkokeista vaihtoehtoisiin tutkimusmenetelmiin edellytetään myös Suomen ja EU:n lainsäädännössä, jotta koe-eläinten lukumäärää saataisiin vähennettyä. Mikäli mallin kehitys onnistuu odotetusti validoidaan se yhteistyössä EU:n komission alaisen keskuksen (ECVAM, European Centre for validation of Alternative Methods) kanssa. Validointi varmistaa uuden testin käyttöönoton eläinkokeita korvaavana menetelmänä. Tutkimus suoritetaan Tampereen yliopiston FICAM vaihtoehtomenetelmäkeskuksessa.

Apurahan sai Tampereen yliopiston FT Riikka Äänismaa. Nykyiset toksikologisessa tutkimuksessa sekä lääkeaineiden seulonnassa ja kehittämisessä käytettävät testausmallit ovat pääasiallisesti eläinperäisiä solu- ja kudosmalleja. Tämä johtaa sekä suuriin eläinmääriin että tulosten tulkinnan vaikeuteen, sillä eläinmalleista saatavia tuloksia on hyvin haasteellista tulkita sopivaksi ihmiseen. Uusien EU-säännösten mukaan tuhansia aineita tulee lähitulevaisuudessa testattavaksi haittavaikutustensa varalta, siksi ihmisperäisten solumallien tai niistä rakennettavien kudosmallien kehittäminen nyt on hyvin perusteltua.

Ihmisperäisiä solu- ja kudosmalleja, jotka ovat peräisin syöpäkasvaimista tai muusta leikkausmateriaalista, on jo käytössä. Potilaskudokset ovat kuitenkin rajallisia saatavuudeltaan, joten uusia solulähteitä malleihin tarvitaan.  Äänismaan tutkimat ihmisperäiset kantasolut tekevät mahdolliseksi kehittää uusia solu- ja kudosmalleja sekä neurologian puolella erityisesti sähköisesti aktiivisia hermosoluverkostoja, joilla voidaan mimikoida ihmisen hermokudosta. Näissä verkostoissa voidaan tutkia eri aineiden vaikutuksia niin normaaleissa kuin taudin vaivaamissa soluissa. Tällaiset tautispesifiset solut avaavat lisäksi ennennäkemättömän mahdollisuuden mallintaa ihmisen keskushermostosairauksia, kuten epilepsiaa, sekä samaan aikaan vähentää koe-eläinten käyttötarvetta tutkimuksessa.

Säätiö myönsi Äänismaan tutkimukseen 6 000 euroa. Äänismaan tutkimuksen lisäksi myönnettiin 1 400 euron suuruinen matka-apuraha FM Hanna Vuorenpään Montrealiin, Kanadaan suuntautuvaan ”Alternatives and Animal Use in Life Sciences” -kongressimatkaan. Hanna Vuorenpää valmistelee väitöskirjaa Tampereen yliopiston vaihtoehtomenetelmäkeskuksessa FICAMissa.

Apuraha myönnettiin FT Riikka Hämäläiselle, joka tutkii Helsingin yliopistossa potilassoluista johdettujen solulinjojen pystytystä energia-aineenvaihdunnan tautien synnyn ja etenemisen tutkimuksessa sekä mahdollisten hoitokeinojen testaamisessa. Myönnetty apuraha on suuruudeltaan 10 000 euroa.

Mitokondriot toimivat solujen sisäisinä voimalaitoksina. Häiriö niiden toiminnassa johtaa yleensä joko keskushermoston, sydämen tai lihaksen sairastumiseen, ja mitokondrion toimintahäiriö onkin yleisin syy periytyvien hermoston rappeutumiseen johtavien tautien taustalla. Tällä hetkellä hermoston tauteja tutkitaan pääasiassa transgeenisten hiirimallien avulla.

Koska aivokudoksesta ei voida ottaa kudosnäytettä potilasta vahingoittamatta, on tutkijoiden etsittävä muita keinoja. Tämä tutkimus perustuu potilaalta saatujen ihon solujen uudelleenohjelmoimiseen kantasoluasteelle ja kantasolujen erilaistamiseen hermosoluiksi, joiden toimintaa päästään tutkimaan. Riikka Hämäläisen tutkimuksen tavoitteena on tuottaa solulinjoja aivojen mitokondriotautia sairastavista potilaista sekä kontrollihenkilöistä. Menetelmää voidaan laajentaa myös muiden kuin mitokondriotautien tutkimukseen ja tutkimuksen onnistuminen rohkaissee myös muita tutkijoita siirtymään hiirimalleista potilassolumalleihin.

Geneettisesti muunneltujen koehiirien käyttö yleistyy jatkuvasti tutkimuksessa. Juliana von Wendtin säätiö pitää tärkeänä, että hiirien käyttämiselle tautimalleina etsitään aktiivisesti muita vaihtoehtoja. Ihmissoluilla tehtävää tutkimusta tuetaan yhä liian vähän, vaikka sen avulla voitaisiin saada eläinmalleja parempiakin tuloksia.

Kalle-Pekka Nera sai apurahan tutkimukselleen, jossa pyritään poistogeenisten hiirten korvaamiseen soluviljelmämallilla. Reportterigeenien toimintaa kartoittavassa ja hyödyntävässä tutkimuksessa paneudutaan syövän voittamiseen. Tutkimuksessa poistogeeniseen lymfoomamalliin yritetään palauttaa kulloinkin poistettu geeni ja selvittää tämän vaikutusta B-syöpäsolujen tai plasmasolujen säätelytekijöihin. FT Nera toimii Turun yliopiston Lääketieteellisen mikrobiologian ja immunologian laitoksella.

Geenipeukaloitujen hiirten tutkimuskäytön lisääntymisestä johtuen koe-eläinten määrät ovat voimakkaassa kasvussa. Tästä syystä monissa Suomen yliopistoissa koe-eläinlaitosten kapasiteettia suunnitellaan lisättäväksi. Kuitenkin vaihtoehtomenetelmien kehittämiseen varattu rahoitus on hyvin niukkaa verrattuna eläinkokeellisen tutkimuksen saamaan rahoitukseen. Säätiö pitää tutkimusrahoituksen lisäämistä ja suuntaamista tehokkaana keinona nopeuttaa siirtymistä kohti parempia vaihtoehtoisia tutkimusmenetelmiä.

Hannamari Julkunen tutkii sydänlihassolujen erilaistamista ihmisen kantasoluista. Laboratoriotöissä pyritään vapautumaan täysin eläinmateriaaleista. Kantasolujen avulla toivotaan pystyttävän parantamaan sydämen vajaatoimintaa, johon ei ole mitään muuta hoitomuotoa. Tutkimusta johtaa Tampereen yliopiston REGEA solu– ja kudosteknologiakeskus. Julkusen pro gradu – työtä tuetaan 1000 eurolla.

Lotta Kangasniemi tutkii adenovirusgeeniterapiaa ruuansulatuskanavan syöpien hoidossa. Tutkimus on prekliinistä lääketiedettä, jossa käytetään leikkauksista saatavia ihmisen kudosleikkeitä tutkimusmalleina. Tutkimus tehdään väitöskirjatyönä Helsingin yliopistolle. Säätiö tukee Kangasniemen tutkimusta 1000 eurolla.

Parannuskeinoja sukuelinten syöpiin ja lisääntymisterveyteen etsitään ihmissolujen avulla

FM Ninna Toivanen tutkii Tampereen yliopistossa hormonihäirintää aiheuttavia tekijöitä eläinkokeettomilla menetelmillä (2500 €).

Monet kemikaalit voivat häiritä eliöiden hormonitoimintaa. Luontoon päässeet estrogeenejä matkivat kemikaalit ovat aiheuttaneet esimerkiksi alligaattoreiden ja kalojen feminisaatiota. Ihmisillä hormonihäiritsijöiden epäillään aiheuttavan muun muassa miesten hedelmättömyyttä ja aineiden arvellaan vaikuttavan myös tautien vastustuskykyyn.

Perinteisesti hormonaalisia aineita on tutkittu eläinkokein, joissa altistuksen jälkeen tapettujen rottien ja kalojen lisääntymiselinten ja maksan kokoa on tarkasteltu. Tutkimuksessa kehitetään ihmisen rinta- ja eturauhassyöpäsoluja hyödyntävät testimenetelmät, joilla voidaan samanaikaisesti selvittää aineen estrogeenisyyttä tai androgeenisyyttä sekä vaikutuksia hormonisynteesiin. Menetelmien avulla tutkitaan kahta yleisesti hajusteina käytettävää synteettistä myskiä.  

Tutkimuksen avulla kehitetään parempia eläinkokeettomia menetelmiä aineiden hormonivaikutusten arviointiin ja samalla saadaan tietoa aineiden toimintamekanismeista, jotta niiden aiheuttamia haittoja kyettäisiin vähentämään tulevaisuudessa.

FT Merja Bläuer kehittää ihmisen soluihin ja kudoksiin perustuvia viljelymalleja lääkeaineiden (prekliiniseen) esitutkimukseen (1500 €).

Ihmisen normaaleihin soluihin ja kudoksiin perustuvilla viljelymalleilla voidaan korvata lääkeaineiden tutkimuksessa käytettäviä eläinkokeita. Tutkimuksessa selvitetään kehitettyjen kohtu ja eturauhasmallien soveltumista hormoniriippuvien syöpien hoitoon tarkoitettujen lääkeaineiden testaukseen. Steroidihormonien vaikutus kohdun ja eturauhasen epiteelisoluihin välittyy pääosin sidekudossolujen erittämien säätelytekijöiden kautta. Tämän vuoksi on tärkeää, että epiteeli- ja sidekudossoluja on mahdollista ylläpitää samassa viljelmässä. Usein kudosviljelyn ongelmana on kudospalojen kuoleminen sisäosistaan. Ilmiötä pyritään estämään viljelemällä ohuita siivuja ja käyttämällä viljelyalustana erityisiä maljoja.

Tutkimuksessa viljeltävät kudokset ovat gynekologian ja urologian klinikoilla tehtävien leikkaushoitojen yhteydessä ylijäävää kudosta, jonka käyttöön pyydetään potilaan kirjallinen suostumus. Kehitetyillä malleilla voidaan esimerkiksi korvata rotilla tehtäviä tutkimuksia, joissa selvitetään lääkeyhdisteiden vaikutusta kohdun suhteelliseen painoon.

Hermostolle ja hormoneille haitallisten kemikaalien sekä rintasyövän tutkimus edistyy ilman eläinkokeita.

Juliana von Wendtin Säätiöltä 2000 euron apuraha kolmelle tutkijalle. Helsingin Biomedicumin syöväntutkimuslaboratoriossa väitöstyötään tekevä Johanna Partanen selvittää, millaisten molekyylimekanismien kautta geenit aiheuttavat rintasyövän kehittymistä. Tutkimusta varten on kehitetty uudenlainen kolmiulotteinen soluviljelymalli, jossa käytetään ihmisen rintaepiteelikudoksesta kehitettyjä pysyviä solulinjoja. Malli soveltuu yksinkertaisia solumalleja ja eläinkokeita paremmin biokemiallisten kokeiden tekemiseen ja geenien sekä lääkeaineiden vaikutuksen selvittämiseen. Mallilla voidaankin korvata erityisesti muuntogeenisten eläinten käyttöä sekä rintasyöpätutkimuksessa usein käytettyä menetelmää, jossa naarashiirten rintakudosta poistetaan nisän alta ja istutetaan alueelle kasvainsoluja.

Tampereen yliopiston solutututkimuskeskuksen tutkija Marika Mannerström kehittää väitöstutkimuksessaan ihmissolutestiä kemikaalien hermomyrkyllisyyden arviointiin niissä tapauksissa, joissa kemikaali muuttuu maksan toiminnan takia hermostolle haitallisemmaksi.  Maksan hajotustyön tuloksena haitaton aine voi muuttua hyvin vaaralliseksi ja toisaalta monet yhdisteet ovat haitallisia juuri hermomyrkyllisyytensä vuoksi. Täten aineenvaihdunnasta riippuvaisen myrkyllisyyden arviointiin on tärkeää kehittää luotettavia solutestejä, joilla vaaralliset kemikaalit tunnistetaan jo varhaisvaiheessa. Ihmisen ja eläinten maksasoluissa on suuria eroja, joten tutkimustyössä pyritään kokonaan eroon eläinten käytöstä siirtymällä käyttämään muun muassa leikkauksista ylijäävää ihmisen maksakudosta.

Åbo Akademin ja Turun yliopiston Biocityssä ekotoksikologista tutkimusta tekevä Inga Christianson-Heiska selvittää väitöskirjatyössään solulinjojen soveltuvuutta hormonitoimintaa häiritsevien aineiden testaukseen.  Solulinjat ovat peräisin seeprakalan ja kirjolohen maksasoluista. Niillä tutkitaan kemikaalien estrogeenistä, “naisistavaa” vaikutusta, jonka ihmisellä on arveltu mm. vähentäneen sperman siittiömääriä. Hormonihäiritsijöitä pidetään suurena huolenaiheena ympäristössämme, mutta standardoidut testausmenetelmät niiden tunnistamiseen puuttuvat. Äskettäin EU:n vaihtoehtokeskus ECVAM hyväksyi vaihtoehtoisen menetelmän, joka suuresti vähentää kalojen käyttöä akuutin myrkyllisyyden testeissä. Kaloja käytetään kuitenkin edelleen paljon ympäristömyrkyllisten aineiden testaukseen, joten kaikenlaiset solutestit ovat tervetulleita korvaamaan elävillä kaloilla tehtäviä kokeita sekä vähentämään käytettyjen eläinten määrää. Solutestit ovat kustannustehokkaita ja niillä saadaan paljon arvokasta tietoa aineiden vaikutuksesta ja myrkyllisyyden mekanismeista solutasolla.  

Juliana von Wendtin säätiö jakoi matka-apurahoja kahteen vaihtoehtoisia menetelmiä käsittelevään kongressiin osallistujille. Opetuksen vuoksi tehtävien eläinkokeiden vaihtoehtoihin perehdyttiin Oslossa pidetyssä kongressissa. Sen järjesti kansainvälinen Interniche-järjestö, jonka tarkoituksena on tukea opettajien ja opiskelijoiden vapautta valita eläinkokeeton opetusmenetelmä. Matka-apurahan sai opiskelija Tanja Hietamies.

Berliinissä järjestetyssä maailman kongressissa käsiteltiin vaihtoehtomenetelmiä ja eläinten käyttöä tutkimuksessa. Nelipäiväisen kongressin aikana kohtasivat alan parhaat asiantuntijat ja uusinta tietoa vaihdettiin niin vaihtoehtomenetelmien teoreettisista kuin käytännön esteidenkin ratkaisukeinoista. Apuraha myönnettiin tutkija Marika Mannerströmille.