Professori Heikki Ruskoahon esitys Lääkärilliton Terveydenhuolto 2030-luvulla -seminaarissa 27.3.2015

1. www.helsinki.fi/yliopisto
Lääketieteen teknologian tulevaisuus
Heikki Ruskoaho
Farmakologian ja lääkehoidon osasto
Farmasian tiedekunta
1

2. Luonnontuo&eet
Sa&uma
Reseptorit
Entsyymit
Geenitekniikka
Farmakogene7ikka
Solu-­‐
ja
molekyylibiologia
Penisilliinit
Sulfonamidit
Tulehdus-­‐
kipu-­‐
lääkkeet
H2-­‐salpaajat
Psyyken-­‐
lääkkeet
Verenpaine-­‐
lääkkeet
Happosalpaajat
Beetasalpaajat
ACE:n
estäjät
Sta7init
SSRI-­‐lääkkeet
Biologiset
lääkkeet
Geeniterapia
Geenites7t
Biomarkkerit
Solu-­‐
ja
kudosterapia
Luonnontuo&eista
ja
apteekkaritaidosta
perimän
tutkimukseen
ja
ra7onaaliseen
lääkesuunni&eluun
Genomiikka
Proteomiikka
Metabolomiikka
Systeemibiologia
Kuljetusproteiinit
1900
1930
1970
2000
2030
Digoksiini
”Nitro”
”Aspiriini”

3. AT1-­‐reseptori
Reniini
Angiotensiini
II
Verenpaineen
nousu,
solujen
kasvu,
sidekudoksen
muodostuminen,
solukuolema
Reniini-­‐angiotensiinijärjestelmään
vaiku&avien
lääkkeiden
kehi&äminen
Angiotensinogeeni
Angiotensiini
I
Reniinin
keksiminen
vuonna
1898
Munuaisuu'een
vaikutus
neljän
kanin
verenpaineeseen
Reniininestäjä
2007
ACE:n
estäjä
1977
Angiotensiinireseptorin
salpaaja
1989
Robert
Tigerstedt,
Paul
Bergman.
Niere
und
Kreislauf.
Skandinav
Arch
Physiol
1898;7:223-­‐271
3

4. Perimän
tutkimus
muu&aa
lääkkeiden
kehi&ämistä
Osalla
(n.
2-­‐7
%)
ei-­‐pienisoluista
keuhkosyöpää
sairastavista
havai]in
ALK
geenin
muutos
2007
Kritso7nibi
estää
ALK
proteiinia
Teho
Turvallisuus
Myyn7lupa
(ehdollinen)
2011
(USA)
ja
2012
(Eurooppa)
4

5. Geeniterapia
ja
muut
uudet
terapeu]set
mahdollisuudet
• Geeniterapia
– uuden
geneeOsen
materiaalin
(rekombinanO-­‐DNA:n)
siirtäminen
yksilön
somaaOsiin
soluihin
siten,
e'ä
siirretyt
geenit
tuo'avat
biologisesT
vaiku'avaa
aine'a
(tavallisimmin
proteiinia)
ja
samalla
saadaan
hoitovaikutus
– Ensimmäinen
geeniterapiatuote
alipogeeni
Tparvoveekki
(Glybera)
perinnöllisen
lipoproteiinilipaasin
puu'een
hoitoon
hyväksyOin
EU:ssa
marraskuussa
2012
• Muita
terapeu]sia
mahdollisuuksia
– AnTsense-­‐oligonukleoTdi,
fomivirseeni
(21
emäsparia,
fosforoToaaOjohdos)
on
hyväksy'y
aidspoTlaiden
sytomegalovirusreTniiTn
silmänsisäiseen
hoitoon
• ATP-­‐tuo&eet
(Advanced
therapeu7c
products)
– ns.
pitkälle
kehi'yneet
terapiat
– geeni-­‐
ja
soluterapiatuo'eet
sekä
kudosmuokkaustuo'eet

6. Lääke7ede
1950
vs
2010
(USA)
• Elinaika
68.2
>
78.6
vuo'a
• Lapsikuolleisuus
29.2/1
000
>
6.8/1
000
• Tuberkuloosikuolleisuus
22.5/100
000
>
0
• Polio
57
879
>
0
• Sydän-­‐
ja
verisuonitaudit
307.4
>
193.6/100
000
• Diabetes
300
000
(0.1
%)
>
2
500
000
(8.3
%)
• Itsemurhat
(15-­‐19
v)
2.7
>
7.3/100
000
• Sairaalalääkärit
14
%
>
42
%
• Naislääkärit
6
%
>
30
%
• Kustannukset
(BKT:sta)
4.6
>
17
%

7. Lääke7eteen
teknologia
–
uusinta
uu&a
1950
• Sydämen
tahdisTn
• Poliorokote
• DNA:n
rakenne
• Ohitusleikkauslai'eet
• Elinsiirrot
• Kynä
ja
paperi
-­‐poTlaskertomukset
Nyt
• Koko
kasvojen
siirrot
• 3D-­‐elinten
tulostus
• Lasten
HIV:n
hoito
• Keinomaksa
kantasoluista
• RoboOkirurgia
• Sähköiset
poTlasTetojärjestelmät

8. Lääke7eteen
teknologian
tulevaisuus
• Kantasolut,
regeneraTivinen
lääkeTede
• DNA,
genomiikka,
geenien
muokkaus
• InformaaToteknologia,
mobiililai'eet

9. Sydänlihasvaurion
yleisin
syy
on
sydäninfark7
9

10. Rii&ämätön
sydänlihaksen
uusiutuminen
kantasoluista
Solukuolema
Solujen
koon
kasvu
ja
vasemman
kammion
seinämän
paksuuntuminen
Sydäninfark7n
aiheu&ama
sydänlihasvaurio
Sidekudoksen
muodostuminen
Heikentynyt
verisuonten
uudismuodostus
Heikentynyt
supistusvoima
ja
pumppaustoiminnan
häiriintyminen
Regenera7ivisen
hoidon
tavoite:
Uusia
soluja
menete&yjen
7lalle

11. Xu
H,
Yi
BA,
Chien
KR.
Nat
Cell
Biol.
2011
Mar;13(3):191-­‐193
Kantasolutekniikat
sydänsolujen
tuo&amiseksi
Sidekudossolu
Kantasolu
iPS-­‐solu
Eteissolu
Kammiosolu
Sydänsolun
kaltainen
solu
Sydämen
esisolu
Monikykyinen
sydämen
esisolu
Sydämen
kammion
esisolu
Ohja&u
erilaistaminen
Ohjelmoin7
esisoluiksi
Ohjelmoin7
iPS-­‐soluiksi
Suora
uudelleenohjelmoin7
iPS-­‐solu:
erilaistunut
solu,
joka
on
muute&u
kantasolun
kaltaiseksi
11

12. Kantasoluista
tuote&ujen
sydänlihassolujen
käy&ö
hoidossa
Kantasolu
iPS-­‐solu
Sydämen
kammion
esisolu
Sydänlihaskudos
Kudossiirto
Solujen
siirto
Sydämen
esisolu/kantasolu
Kotou&amista
tehostavat
tekijät
12
Xu
H,
Yi
BA,
Chien
KR.
Nat
Cell
Biol.
2011
Mar;13(3):191-­‐193

13. www.helsinki.fi/yliopisto
3iRegenera7on
Iso
strateginen
tutkimusavaus
Uusien
solujen
tuo&aminen
kantasoluista,
sidekudossolujen
uudelleenohjelmoin7
sydän-­‐
ja
hermosoluiksi
innova7ivisilla
lääkkeillä

14. Chemistry
Physics
Life
Sciences
Engineering
Medicine
Sami
Franssila
Jouni
Hirvonen
Timo
Otonkoski
Raimo
Tuominen
Mart
Saarma
Heikki
Ruskoaho
Jari
Yli-­‐
Kauhaluo-­‐
ma
Tapio
Ko7aho
Risto
Kos7ainen
Targeted
delivery
High-­‐throughput
screening
Brain
diseases
Heart
diseases
Nanomedicine
Microchip
technology
Synthesis
of
pharmaceuTcals
14
Tekesin
rahoi&ama
moni7eteiden
yhteishanke
Metabolomics
Molecular
modeling
Stem
cells
Innova7on
Services
Helsinki

15. Lääke7eteen
teknologian
tulevaisuus
Muutamia
lisäesimerkkejä
ja
näkymiä

16. Älypillerit,
iPill,
Smartpill
• Kapseli
– nieltävä
– mi'aa
mm.
mahan
pH:n,
paineen,
lämpöTlan
ja
imeytymisnopeuden
– vapau'aa
lääkeaineen
(mikroprosessoriohja'u)
paikallisesT
em.
mi'austen
perusteella
• Tiedot
väli'yvät
langa'omasT
henkilölle
ja
hoitohenkilökunnalle
16

17. Regenera7ivinen
lääke7ede
• Kudosten
ja
elinten
tuo'aminen
keinotekoisesT
– Elinten
luovu'ajien
tarve
vähenee/poistuu
– HyljintäreakTot
vähenee
• Mm.
maksa,
reTna,
hiukset,
rusto,
luu,
korva,
haima,
sydän
ym.
• Haavojen
paraneminen
• Lääkekehitys
-­‐
heart-­‐on-­‐chip,
ihminen-­‐on-­‐chip
17

18. Eliniän
pidentäminen
• Bioteknologia
• RegeneraTivinen
lääkeTede,
keinotekoiset
elimet
• Uudet
lääkkeet
• DiagnosTikka
• Jeanne
Louise
Calment
• 21.2.1875-­‐4.8.1997
• 122
vuo'a,
164
päivää
18
www.wikipedia

19. Lisääntyminen
• Keinokohtu
• Sikiön
kasvu
keinotekoisesT
(ilman
naisen
kohtua)
• Lapse'omuuden
hoito
• Synnytyspelon
hoito
• Hiiren
embryo
kasvate'u
keinotekoisessa
ilmapallon
muotoisessa
”kohdussa”
19

20. Diagnos7ikka,
sensorit
• iVeitsi
(iKnife)
– Massaspektometrianalyysi
biologisesta
näy'eestä
– Esim.
syövän
diagnosTikka
reaaliaikaisesT
• e-­‐Iho
(i-­‐Iho)
– Sensori
tunnistaa
aivohalvauksen
tai
eteisvärinän
– Soi'aa
ambulanssin
– Lähe'ää
tarvi'avat
Tedot
hoitohenkilökunnalle
• Hammassensori
– Tunnistaa
leuan
liikkeet,
yskän,
puhumisen
tai
tupakoinnin
20

21. “Hoitajarobo7t”
• RoboO
– tunnistaa
laskimon
– o'aa
näy'een
– suori'aa
analyysin
(esim.
geenitesT)
– lähe'ää
Tedot
hoitohenkilökunnalle
langa'omasT

22. DNA,
genomiikka
• SekvenoinT
– hintojen
aleneminen
(koko
genomin
sekvenoinT
nyt
n.
1000
US)
tavallisten
nykyisten
veritesTen
tasolle
• DNA
Tetojen
vertailu,
sairauksien
syntymekanismit,
lääkkeiden
teho
• Yksilöllinen
lääkehoito,
farmakogenomiikka
– Lääkehoito
genomiTedon
ja
elintapojen
mukaan
• Yksilölliset
lääkkeet,
roko'eet
• ”Precision
medicine”
22

23. Prekliiniset
tutkimukset
Kliiniset
tutkimukset
Myyn7lupa-­‐
hakemus
Lääkkeen
kliininen
käy&ö
3-­‐5
vuo&a
210
vrk
5-­‐10
vuo&a
10
000
–
25
000
yhdiste&ä
5-­‐10
lääkeaine&a
1
lääkeaine
In
silico-­‐
ja
in
vitro-­‐tutkimukset
Eläinkokeet:
Farmakologia
Toksikologia
Vaihe
I
Farmakokine7ikka,
farmakodynamikka,
10-­‐100
tutki&avaa,
kk-­‐1v
Vaihe
III
Teho,
turvallisuus
useita
satoja-­‐tuhansia
tutki&avia,
3-­‐5v
Vaihe
IV
Seurantatutkimukset
Suuria
määriä
po7laita,
hai&avaikutusrekisterit,
jälkiseuranta
Vaihe
II
Annos,
annos7heys
50-­‐500
tutki&avaa,
1-­‐2v
Uuden
lääkkeen
kehi&äminen
kliiniseen
käy&öön
10-­‐20
yhd.

24. Geenien
muokkaus
• Geenien
manipulaaTo,
DNA:n
muokkaus,
muuntoDNA
(mm.
CRISPR/Cas9-­‐teknologia)
• Muiden
lajien
geenien
hyödyntäminen
• SynteeOnen
biologia
• Muuntolapset
(designer
babies,
designer
bodies)
• Riskit
(uudet
organismit)
• EeOset
kysymykset
24

25. 25
Science
March
19,
2015

26. John Bohannon Science 2015;347:1300

27. Älypuhelin
lääke7eteellisenä
lai&eena
• Terveyteen
lii'yvät
sovellukset
mobiililai'eisiin
• Älypuhelimen
Tedot
(useista
sensoreista,
lai'eista)
– Liike
(liikunta)
– Kamera
(iho'uman
kuvaus)
– SijainTTedot
(missä
maissa
käynyt)
– Sydämen
toiminta
(EKG),
verenpaine
– Veren
sokeri,
happisaturaaTo
– Hengitys,
suolen
toiminta,
virtsan
määrä
– Unen
määrä
– Ravinto
27

28. Älypuhelin
lääke7eteellisenä
lai&eena
• Tallentaa
Tedot
pilvipalveluihin
• Lähe'ää
Tedon
analysoitavaksi
• VirtuaalikäynT
– kun
sairastuu,
lääkärin
luokse
ei
tarvitse
lähteä,
lääkäri
tulee
poTlaan
luokse
interneTn
avulla
• Älypuhelin
ja
sensorit
–
luote'avat
Tedot
elintavoista
ja
terveydestä
(vert.
anamneesi)
28

29. Lääkäri
lääke7eteen
asiantun7jana
• Nyt
kaikki
(uusinkin)
lääkeTeteellinen
Teto
kaikkien
(poTlaidenkin)
saatavilla
– internet,
some
– vertaiskeskustelut
– toisten
tukeminen
– lääkkeiden
hai'avaikutuksista
keskusteleminen
• PoTlaalla
enemmän
Tetoa
saatavilla
kuin
mitä
aikaisemmin
oli
lue'avissa
lääkeTeteen
oppikirjoista
ja
Teteellisistä
lehdistä
29

30. IBM
Watson
• Tietokonejärjestelmä,
joka
ymmärtää
ja
pystyy
vastaamaan
monimutkaisiin
kysymyksiin
nopeasT
ja
tarkasT
• Kilpailee
ihmismielen
kanssa
sanojen
todellisen
merkityksen
ymmärtämisessä
• Tietokoneperusteinen
diagnosTikka
• Au'aa
lääkäriä
diagnoosin
teossa
– selaa
yli
200
miljoonaa
sivua
3
sekunnissa
– onko
muilla
ollut
samanlaisia
oireita?
– syövän
diagnoosi,
osuvimmin
kuin
mitä
lääkärit
nyt
diagnosoivat
30

31. Muita
esimerkkejä
• Lääkevaikutuksen
kohdentaminen
(nanoroboTt)
• Nanolääketehtaat
• Biosensorit
–implantoidut,
vaa'eet
• ”Biostasis,
cryogenic
sleep”
• Bionic
eye,
muut
implanTt,
raajat
• Kuvantamislai'eet,
3D
– Opetusmenetelmien
kehi'yminen
(anatomia)
31

32. Muita
esimerkkejä
• Psyykkistä
ja
fyysistä
käy'äytymistä
säätelevät
lai'eet
– Välitön
kivun
lievitys
– Ihmisen
elimistön
morfinoinT
– AisTen
tehostajat
– Väärät
muisTkuvat
(optogeneTikka)
32

33. Mielenparantajat
• “Neuroenhancers”
• Mielensairauksien
uudet
luoki'elut
(muutokset
aivojen
toiminnassa,
käy'äytymisen
muutokset,
mielensairaudet)
• Lisääntyvä
lääkkeiden
ja
uusien
teknologioiden
käy'ö
terveiden
henkilöiden
mielentoimintojen
parantamiseen
33

34. Kyborgi
• Silmälasit,
kuulolaite
• Sydämen
tahdisTn,
defibrillaa'ori
• Lai'eiden
ja
teknologiaan
lii'äminen
ihmiseen
>
”to
be
cool”
• Sokeus,
kuurous,
selkäydinvamma
hoito
• Superihmiset
– Kotkan
näkö,
koiran
hajuaisT,
lepakon
kuulo
• ”Next-­‐Gen”
humans
34

35. ”Digital
selves”
• Mielen
lataaminen
Tetokoneeseen
(brain-­‐
computer
interface)
• Eläminen
digitaalisesT
• Tekoälyn
säätelemät
aivot
• Tekoälyn
säätelemät
piilolasit
• Keinotekoinen
synapsi
(nanohiilikuitu)
35

36. Tutkimusaineiston
muu
käy&ö
• “Double-­‐use”
• Laboratoriossa
muokatun
vaarallisen
viruksen
käy'ö
soTlastarkoituksiin
• TappajaroboOen
(killer
robots)
kehi'äminen
• What
we
should
do
versus
what
we
should
not
do.
36

37. Lääke7eteen
teknologian
tulevaisuus
• Terveyden
hoito
vs.
sairauden
hoito
• Ennaltaehkäisevä
hoito,
terveyden
edistäminen,
elintavat
– Terveyden
reaaliaikainen
seuranta
• Tietoperusteinen,
joukkou'ava,
osallistuva,
genomiikka-­‐perusteinen
lääkeTede
• Terveydenhuollon
kehi'ämiseen
osallistuvat
kaikki
37

38. Lääke7eteen
teknologian
tulevaisuus
• Älypuhelimet
tekevät
osan
lääkärien
työstä
– TerveysTetojen
reaaliaikainen
seuranta;
ennustus
sairauden
kehi'ymisestä,
varoitus
sairastumisesta,
neuvovat
miten
edistää
tervey'ä
• IBM
Watson
– Tekee
diagnoosin
ja
o'aa
yhtey'ä
lääkäriin
(tai
sen
korvaavaan
tekoälyyn)
– Hoito
(lääkkeen)
määräys
tai
elintavan
muutos
38

39. Lääke7eteen
teknologian
tulevaisuus
• LääkeTeteelliset
Tedot
lapsuudesta
saakka,
koko
eliniän
ajalta;
missä
olet
vieraillut,
kenen
kanssa
olet
ollut
tekemisissä
• Nykyisin
10-­‐15
min
vastaano'o
aika,
rajallinen
määrä
Tetoa,
oireiden
hoitoa
• Tekoälyt
analysoivat
Tetoja
miljoonilta
poTlailta
ja
heidän
lääkehoidoista;
vaiku'avat
hoidot,
haitat
39

40. Lääke7eteen
teknologian
tulevaisuus
• Kokonaisvaltainen
käsitys
terveydestä
ja
kaikista
sairauksista
ja
oireista
paremmin
kuin
aikaisemmin
• Tekoälyjen
Teto
täydentää
lääkkeistä
tutkimuksissa
saatua
Tetoa,
mu'a
muu'aa
myös
sitä
miten
lääkkeitä
kehitetään
ja
käytetään
40

41. Lääke7eteen
teknologian
tulevaisuus
• Teknologia
yhdiste'ynä
terveisiin
elintapoihin
– Kokonaan
uusi
terveydenhuoltojärjestelmä
– Virtuaalikäynnit
• Riippuvuus
lääketeollisuudesta,
sairaaloista
ja
EMA:sta/FDA:sta
vähenee
• Sote-­‐Erva,
sairaala,
sairaanhoito?
41