Tulevaisuudessa sairaan ei tarvitse miettiä, sopiiko lääke vatsalle tai onko annostus oikea. Tulostin tekee pillerin mittatilaustyönä.

Teksti: Petri Forsell

Tulevaisuudessa sairaan ei tarvitse miettiä, sopiiko lääke vatsalle tai onko annostus oikea. Tulostin tekee pillerin mittatilaustyönä.

Julkaistu Tiede-lehdessä 4/2013

Lääkkeet ovat sadan viime vuoden aikana kehittyneet huimasti ja kohentaneet elämän laatua enemmän  kuin osattiin kuvitella. Samaan aikaan lääkkeiden valmistus ja jakelu ovat polkeneet paikallaan. Pillereitä, kapseleita ja liuoksia tehdään turhaan valtavia määriä. Yksin Suomessa apteekkeihin palautuu puolitoista miljoonaa lääkepakkausta vuosittain.

Sama lääke ei käy kaikille, mutta usein sopiva valmiste löytyy vasta pitkän ja kalliin kokeilun jälkeen. Myös oikean annoksen haarukoiminen on vaivalloista. Potilas ei saa tarpeeksi apua 25 milligramman pilleristä mutta 50 milligrammaa on liikaa. Pillerien murentelu onkin tuttua monelle pitkäaikaissairaalle.

Joskus oikean valmisteen ja annoksen etsintä päättyy kohtalokkaasti. Suomessa lääkemyrkytys on syy tai osasyy yli tuhanteen kuolemaan vuosittain.

Tulevaisuudessa lääkkeet räätälöidään jokaiselle erikseen ja myös annostellaan täsmällisesti. Tähän päästään tekniikalla, joka on kopioitu tavallisesta mustesuihkutulostimesta. Musteen sijaan kirjoituspää vain suihkii lääkeainetta. Muutaman sadan euron hintainen tulostin pystyy puristamaan säiliöstä jopa gramman tuhannesosan tippoja. Näin potilaalle saadaan paras mahdollinen määrä lääkettä.

Tulostin annostelee

Jo muutaman vuoden kuluttua lääkäri voi kirjoittaa reseptin, joka määrää lääkettä vaikkapa 9,2 milligrammaa.

Apteekkari asettaa mustesuihkutulostimeen lääkeainesäiliön, valitsee oikean annoksen tietokoneelta ja tulostaa sen syötävälle alustalle, esimerkiksi tärkkelys- tai sokerikalvolle. Lääkeaineita saattaa olla tulosteessa useitakin, mikäli ne voi yhdistää ongelmitta.

Suomessa Åbo Akademi, Aalto-yliopisto ja Helsingin yliopisto sekä eräät yritykset ovat mukana Teknologian kehittämiskeskuksen Tekesin hankkeessa, jossa tutkitaan lääkeprinttauksen materiaaleille asettamia vaatimuksia. Tutkijat selvittävät, millaiset lääkkeet soveltuvat suihkutulostimeen ja millainen on ihanteellinen alusta.

Aivan joka kirkonkylän apteekissa lääkkeitä ei lähivuosina tulosteta. Åbo Akademin professori Niklas Sandler arvioi, että tekniikan suurimmat hyödyt saavutetaan sairaaloissa, joissa lääkkeitä käytetään hyvin pieninä annoksina etenkin lasten ja vanhusten hoitoon. Kotikäyttöön lääke­printterit tuskin tulevat, turvallisuussyistä.

Lääkkeiden tulostinannostelu saattaa soveltua myös maailman köyhimpien terveydenhuoltoon tai katastrofialueille. On yksinkertaisempaa lennättää hätää kärsiville pullo kemikaalia ja tulostin kuin kymmeniätuhansia lääkepakkauksia.

Tulostin valmistaa

Tutkijat tähtäävät kuitenkin kauemmas. Seuraavassa vaiheessa tulostin valmistaa myös lääkeaineen. Skottiprofessori Lee Cronin hahmottelee valmistusta 3D-tulostimella, joka nykyään tekee kolmiulotteisia esineitä tai niiden osia.

Valmistuksen ytimessä on tietokoneohjelma, joka suunnittelee valmistusvaiheet. Ensin ohjelma tulostaa alustan, jossa lääke syntyy. Kokeissaan Cronin on käyttänyt edullista saniteettitiloihin tarkoitettua silikonimassaa.

Kun kemisti valmistaa haluamiaan yhdisteitä, hän kaataa kemikaaleja astiasta toiseen tietyssä järjestyksessä. Tulostin jäljittelee samaa tekemällä alustaan erikokoisia ja -muotoisia syvennyksiä. Ne määräävät, missä järjestyksessä ja millä nopeudella kemikaalit reagoivat keskenään. Useissa reaktioissa tarvitaan lisäksi katalyyttejä eli apuaineita. Ne voidaan printata suoraan alustan pintaan.

Professori Cronin arvioi, että melko vähäisellä määrällä eri ”musteita” eli kemikaaleja voi tuottaa minkä tahansa orgaanisen molekyylin. Teoriassa lääkkeitä saisi alkuaineista – hapesta, vedystä, hiilestä ja typestä – mutta käytännössä on viisaampaa toimia niin kuin nykyisissä lääketehtaissa toimitaan ja käyttää lähtöaineina sopivia yhdisteitä, esimerkiksi etikka- ja salisyylihappoa sekä alkoholia.

Tulostin räätälöi

Ei ole kahta samanlaista ihmistä, joten ihanteellisen lääkkeen ja sen annoksen pitää sopia yhteen potilaan aineenvaihdunnan ja sisäerityksen kanssa. Tähän päästään, kun lääkkeet tehdään mittatilaustyönä.

Tässä visiossa mitat lääkettä varten saadaan dna-näytteestä. Kuten räätäli selvittää asiakkaansa ruumiinrakenteen ja valitsee oikeat mallit ja materiaalit, tulevaisuuden farmaseutti mittaa, millainen on potilaan geneettinen kokoonpano.

Farmaseutti tutkii myös, miten taudinaiheuttaja, oli se virus, bakteeri tai syöpäsolu, sairastuttaa elimistön. Tätä varten hänellä on käytössään valtava kemial­linen tietokanta, josta voi katsoa, mitä proteiineja mikin geeni koodaa ja mitkä geenit ovat minkin taudin takana.

Analyysi osoittaa ehkä, että potilaan immuunijärjestelmä ei tunnista viruksen neuraminidaasi-proteiinia. Sen takia­ hän potee päänsärkyä ja kuumeilee, mutta pahimmillaan puolustusjärjestelmän pettäminen voi johtaa hengenvaaralliseen keuhkotulehdukseen.

Tietokone selvittää, mikä kymmenistä neuraminidaasin alatyypeistä oireet ai­heuttaa ja millä lääkkeellä proteiinin vaikutuksen voi estää. Farmaseutti lataa tulostimeen tarvittavat raaka-aineet ja tulostusohjelman ja painaa katkaisijaa.

Kun lääke on valmis, hän vielä testaa koeputkessa, että se tehoaa halutulla tavalla taudinaiheuttajaan. Vasta sitten potilas saa lääkkeensä, jonka annostus on mitoitettu jo gramman miljoonasosan tarkkuudella.

Petri Forsell on vapaa tiedetoimittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.