Kuvat: Eeva Anundi
Artikkeli Lukuaika-arvio: 4 min

Uusia avauksia ympäristön puolesta

03.12.2020 | 07:00

Teksti : Erja Elo

Jaa artikkeli:

Tieteellisestä rohkeudestaan palkittu akatemiatutkija Tiina Sikanen yhdistelee tutkimustyössään farmasiaa ja biotekniikkaa täysin uudella tavalla, jotta maailmaan saataisiin ihmiselle ja ympäristölle turvallisia lääkkeitä. 

Tutkija Tiina Sikanen kumartuu keltaisessa sadetakissaan veden rajaan Espoon Kivenlahden uimarannalla. Hän nostaa kämmeniinsä loppusyksyn viilentämää rantavettä, jota taivaalta tippuvat raskaat sadepisarat sekoittavat.

Jos samea vesinäyte analysoitaisiin, siitä todennäköisesti löytyisi sama valikoima lääkeaineita kuin apteekin hyllyltä. Tutkimusten mukaan Itämeri kärsii lääkkeiden käytön aiheuttamasta ympäristökuormasta.

Suurin osa kuormituksesta tulee normaalista lääkkeiden käytöstä: kun ihminen syö lääkkeitä, aine poistuu virtsan ja ulosteen mukana jäteveteen. Vaikka useimmat suomalaiset palauttavat vanhentuneita ja ylijääneitä lääkkeitään apteekkeihin, jopa 20–40 prosenttia lääkejätteestä päätyy edelleen roskiin tai viemäriin. Monissa Itämeren rantavaltioissa tilanne on selvästi huonompi. 

Jäteveteen liuenneet lääkeaineet päätyvät viemäriverkostoa pitkin vedenpuhdistamoille, joiden prosesseja ei ole suunniteltu pienmolekyylien poistamiseen. Ympäristössä osa lääkeaineista hajoaa nopeasti, mutta kaikkein hitaimmin hajoavat jatkavat kiertokulkuaan.

Pienetkin määrät lääkeaineita voivat aiheuttaa muutoksia vesieläinten normaaliin käyttäytymiseen tai lisääntymiseen. Estrogeeni voi aiheuttaa uroskaloille naaraskalojen piirteitä, mielialalääkkeet tekevät kaloista tyhmänrohkeita ja kipugeelit vievät niiden lisääntymiskyvyn.

Vesien saastuminen koskettaa ihmisiäkin. Lääkejäämät voivat pahimmillaan päätyä jopa pohjavesiin, mikä on kasvava huoli koko Euroopassa.

Lääkejäämät voitaisiin teoriassa poistaa lähes kokonaan tehokkaammalla jätevedenpuhdistuksella. Se vaatii kuitenkin poliittista tahtoa ja rahaa. Se myös lisää energiakulutusta. 

– Tällä hetkellä mielekkäintä onkin keskittyä lääkkeiden järkevään käyttöön niin, että tarpeetonta kulutusta pyritään välttämään. Ihmiset eivät voi lopettaa lääkkeiden käyttöä, joten meidän pitäisi oppia kehittämään ympäristön kannalta turvallisia lääkkeitä ja ennustamaan ympäristöriskejä mahdollisimman varhaisessa vaiheessa lääkekehitystä, sanoo Sikanen.

Hänen oma tutkimustyönsä keskittyy uusien teknologioiden soveltamiseen mahdollisimman turvallisten lääkkeiden kehityksessä.
 

Lääkeaineiden jäämät luonnonvesissä ovat kasvava huoli koko Euroopassa.

Farmasia mukana ympäristötalkoissa

Tiina Sikanen on jo usean vuoden ajan tehnyt töitä puhtaamman ympäristön puolesta. Hän on mukana useissa lääkkeisiin ja ympäristöön liittyvissä tutkimushankkeissa kansallisella ja EU-tasolla.

Kaikki alkoi vuonna 2015 Helsinki Challenge -tiedekilpailusta, jota varten Viikin kampuksella koottiin farmasian ammattilaisista Generation Green -tiimi. 

Sikasen vetämän tiimin tavoitteena oli integroida ympäristönäkökulma osaksi farmasian opetusta niin, että tulevaisuuden lääkealan ammattilaiset osaavat ottaa kestävän kehityksen huomioon lääkkeiden suunnittelussa, valmistuksessa, jakelussa, käytössä ja hävittämisessä.

Generation Green -mallia oli tarkoitus testata ensin farmasian tiedekunnassa. Myöhemmin mallia ajateltiin sovellettavaksi alasta rippumatta muihin tiedekuntiin Helsingin yliopistossa ja maailmalla.

– Mallia on sovellettu tähän mennessä erityisesti farmasian tiedekunnan puolella ja yhteistyötä on varovaisesti pilotoitu myös Helsingin yliopiston lääketieteellisessä tiedekunnassa.

Lapsuuden haaveammatissa

Tiina Sikanen syntyi vuonna 1978 Joroisissa keskellä Järvi-Suomea. Koululaisena hän oli laajalti kiinnostunut matematiikasta ja luonnontieteistä. Yhtenä haaveena oli tutkijan ammatti. 
Farmasian opinnot hän aloitti farmaseuttiäidin jalanjäljissä Helsingin yliopistossa vuonna 1997. Ensimmäisen opintovuoden aikana farmasia osoittautui niin monipuoliseksi ja kiinnostavaksi, että hän tiesi olevansa omalla alalla.

Opiskeluvuosina hän oli vahvasti mukana Helsingin yliopiston Savolaisen osakunnan toiminnassa, jossa tutustui eri alojen opiskelijoihin. Monitieteisestä ystäväjoukosta on ollut paljon apua myöhemmin työuralla, kun hän on yhdistellyt tutkimustyössään eri tieteenaloja.

Valmistuttuaan proviisoriksi farmaseuttisesta kemiasta hänelle jäi vahva halu opiskella lisää. Hän aloitti Teknillisessä korkeakoulussa kemiantekniikan DI-opinnot. Sitten alkoivat farmasian jatko-opinnot.

– Farmasian tiedekunnassa tuleva väitöskirjaohjaajani kysyi, kiinnostaako minua tehdä perinteistä tutkimusta vai etsiä aivan uudenlaisia ratkaisuja. Vastasin, että olen enemmän kiinnostunut täysin uuden suunnan etsimisestä. Päädyin tekemään väitöskirjaa mikrosiruteknologian parissa ja sillä tiellä olen edelleenkin.

Sikanen väitteli farmasian tohtoriksi vuonna 2007 ja työskenteli neljä vuotta post doc -tutkijana Helsingin yliopistossa ja Tanskan teknillisessä korkeakoulussa. Tutkijan uralla merkittävä käännekohta oli vuonna 2012, kun hän sai Euroopan tutkimusneuvostolta suuren apurahan, jolla perusti ympärilleen oman tutkimusryhmän. 
 

Vesi on uimista harrastavalle Tiina Sikaselle tärkeä elementti, sillä hän on kasvanut Saimaan rannalla.

Tutkimusryhmä uuden äärellä

Sikasen johtama monitieteinen tutkimusryhmä kehittää mikrosirupohjaisia menetelmiä lääkeaineiden metabolian tutkimiseen.

Ryhmä kiinnittää ihmisen soluja tai niiden osia tulitikkulaatikon kokoisiin mikrosiruihin ja tutkii, miten lääkeaineet muuntuvat ihmisen elimistössä erilaisiksi aineenvaihduntatuotteiksi.

Uuden teknologian tavoitteena on tehdä lääkkeistä entistä turvallisempia ihmisille, sillä nykyisillä laboratorio- tai eläinkokeilla ei aina pystytä ennakoimaan kaikkia riskejä.

– Joskus lääkkeen piilevä haitallisuus liittyy ihmiselimistössä tapahtuvaan metaboliaan, mitä ei voida ennustaa koe-eläimillä. Siksi haitat tulevat ilmi vasta, kun lääke viedään kliinisiin kokeisiin. Miniatyrisoimalla voimme parhaimmillaan tutkia lääkemetaboliaa jopa yksilötasolla potilaskohtaisista näytteistä, Sikanen sanoo.

Haaveena on, että teknologian avulla pystyttäisiin ennustamaan paitsi lääkkeiden tehoa ja turvallisuutta ihmisessä, myös lääkkeiden mahdollisia ympäristövaikutuksia jo lääkekehityksen varhaisessa vaiheessa. Tällä hetkellä ympäristöriskejä arvioidaan elävillä eliöillä vasta myyntilupavaiheessa, kun tiedetään, että lääkeaine tullaan viemään markkinoille.

Sikanen johtaa myös tutkimusprojektia, jossa selvitetään lääkejäämien vaikutuksia kaloissa käyttäen keinotekoisia kalamalleja. Tässä tutkimuksessa mikrosiruille laitetaan kalan soluja tai niiden osia, joilla tutkitaan, miten kalat kykenevät poistamaan elimistöstään vesiympäristössä esiintyviä lääkejäämiä. Jos kala ei kykene eliminoimaan lääkeaineita ollenkaan, lääkejäämät kertyvät ja rikastuvat sen kudoksiin.

– Haluaisin nähdä tutkijan urani aikana työkalun, joilla voidaan ennustaa edes joitakin ympäristöriskejä jo laboratorio-olosuhteissa ilman kalliita ja eettisesti ongelmallisia eläinkokeita, Sikanen sanoo. 

Rohkeudesta palkittu tutkija

Sikasen tutkimusryhmä on kehittänyt muun muassa ihmisen maksaa vastaavan mikrosirupohjaisen entsyymireaktorin sekä 3D-solukasvatusmallin, joilla pyritään ennustamaan lääkevastetta ja lääkeaineiden haitallisia yhteisvaikutuksia ihmisessä.

Mikrofuidistiikkaa hyödyntävät mallit jäljittelevät elimistön vaihtuvia olosuhteita, joten ne ennustavat lääkeaineiden käyttäytymistä monipuolisemmin kuin perinteiset lääketutkimusmallit. Ryhmä tutkii lääkkeiden käyttäytymistä solumalleissa tuomalla systeemiin ravinteita ja happea sisältävän nestevirtauksen, jolla voidaan kontrolloida lääkeaineen pitoisuutta.

Tavoitteena on miniatyrisoida mallit niin pitkälle, että metaboliaa voidaan tutkia jopa potilasnäytteistä. Näin pystyttäisiin räätälöimään täysin yksilöllinen lääkehoito esimerkiksi syöpää tai vakavia maksasairauksia sairastaville.

– Nykyisin lääkeannokset määräytyvät ikään kuin populaation keskiarvon perusteella. Saamme lääkäriltä tismalleen saman lääkityksen, vaikka ihmisistä vain arviolta 20 prosenttia saa siitä optimaalisen vasteen, Sikanen kertoo. 

Keskiarvoon perustuva annos on osalle täysin tehoton, koska heidän elimistössään entsyymit eliminoivat vierasaineita huomattavasti keskivertoa nopeammin. Toisessa ääripäässä ihmiset saattavat saada vakavia haittavaikutuksia, kun lääkeaineet eliminoituvat keskivertoa hitaammin ja lääkettä alkaa kertyä elimistöön.

Yksilölliseen lääkevasteeseen vaikuttaa jonkin verran geeniperimä, mutta vielä suurempi merkitys on ulkoisilla tekijöillä, kuten ravinnolla, muilla lääkkeillä, tupakoinnilla, sairauksilla tai vaikkapa ympäristön kemikaaleilla.

Akatemiatutkija Tiina Sikanen oli vuonna 2015 perustamassa Helsingin yliopistoon Generation Green -tiimiä, joka on kasvattanut farmasian alalle ympäristönäkökulmat huomioon ottavaa sukupolvea.

Ainutlaatuista tutkimustyötä

Sikasen tutkimusryhmä erottuu kansainvälisessä tutkimuskentässä. Se yhdistää ainutlaatuisella tavalla lääkkeiden metaboliatutkimusta ja ympäristövaikutuksia. 

– En tiedä maailmalta muita tutkimusryhmiä, jotka tekisivät tutkimusta juuri samalla kombinaatiolla. Työssä tarvitaan kekseliäisyyttä, koska mikrosirupohjaisten tutkimusmalien kehittämiseen ei välttämättä löydy kirjallisuudesta apua, vaan meidän pitää rohkeasti luoda uudet konseptit itse, Sikanen kuvailee.

Hän on saanut työstään useita palkintoja, kuten Suomen Akatemian palkinnon tieteellisestä rohkeudesta. Palkintoperusteissa kuvataan, miten hän yhdistelee rohkeasti ja luovasti eri tieteenaloja.
Sikanen ei itse korosta saavutuksiaan, vaan haluaa kiittää koko työryhmää.

– On upeaa seurata esimiehen asemasta rohkeaa, ennakkoluulotonta ja motivoitunutta tutkijaporukkaa, jossa kaikkien osaamista tarvitaan ja kaikki puhaltavat yhteen hiileen ongelmien ratkaisemiseksi. Ryhmän jäsenet tekevät pääasiassa laboratoriotutkimusta, näinä aikoina jopa omaa terveyttäänkin altistaen. Covid-19-pandemia vaikuttaa kaikkeen tekemiseen.

Sikanen on ollut kolme vuotta Suomen Akatemian rahoittamana akatemiatutkijana. Jäljellä olevat kaksi vuotta hän istuu kahdella tuolilla, sillä hän aloittaa tammikuussa farmakometabolomiikan professorina Helsingin yliopistossa.

– Professuurin ala ei linkity suoraan lääkejäämien aiheuttamiin ympäristövaikutuksiin, mutta kylläkin siihen, millä lailla ulkoiset tekijät, mukaan lukien kemikaalijäämät, vaikuttavat lääkevasteeseen yksilökohtaisella tasolla ja millaisia muutoksia tapahtuu solumetaboliassa lääkkeen annostelun myötä. Näiden avulla pyritään ennustamaan taudin kulkua ja lääkkeen tehoa ihmisessä.

Yksilöllisiksi räätälöidyt lääkehoidot vähentävät turhaa lääkkeiden käyttöä ja ovat siten parempia myös ympäristön kannalta.

Vihreä ajattelu kasvaa lääkealalla

Vihreän farmasian puolesta tehty työ Farmasian tiedekunnassa on kantanut hedelmää. Uusille opiskelijasukupolville on jo selvää miettiä asioita kestävän kehityksen kautta.

– Opetustyössä pyritään antamaan opiskelijoille uusinta tietoa lääkkeiden kehityksen ja käytön keskeisistä ympäristövaikutuksista. Tieto lisääntyy niin nopeasti, että opetusta on päivitettävä koko ajan, Sikanen kertoo.

Helsingin yliopistoon ollaan perustamassa maailman ensimmäistä farmasian kestävän kehityksen professuuria. Nyt käynnissä on varainkeruuvaihe. Opiskelijoiden kasvava ympäristötietoisuus näkyy muun muassa siten, että farmasian ainejärjestö Yliopiston farmasiakunta (YFK) on jo tehnyt huomattavan 200 000 euron lahjoituksen professuurin perustamiseksi.

Sikanen miettii ympäristöasioita myös omassa arjessaan. Hän pyrkii ottamaan niitä huomioon kuluttamisessa ja matkustamisessa, ettei kuormittaisi ympäristöä turhaan. Ideaalilinjalla on kuitenkin vaikea pysytellä, sillä espoolaisena pienten lasten äitinä hän tarvitsee esimerkiksi omaa autoa arjen rullaamiseen.

– Varmasti paljon enemmänkin voisi tehdä ympäristön eteen myös omassa arjessa, hän pohtii.
Hän uskoo, että lääkkeisiin ja ympäristöön liittyvät asiat ovat vuoden 2030 Suomessa nykyistä paremmalla tolalla.

– Toivon että lääkäreillä ja apteekeissa on silloin käytössä lääkkeiden ympäristövaikutusten vertailun mahdollistavia työkaluja. Julkisissa lääkehankinnoissa huomioidaan toivottavasti hinnan ohella lääkkeiden ympäristöriskit. Myös kuluttajien tietoisuus kasvaa koko ajan. Moni voi haluta ostaa vähemmän ympäristöä kuormittavan vaihtoehdon myös itsehoitopuolelta. 

Tiina Sikanen

  • Syntynyt 1978 Joroisissa. Proviisoriksi farmaseuttisesta kemiasta 2003, farmasian tohtoriksi 2007, kemiantekniikan diplomi-insinööriksi 2010. 
  • Tutkijana Helsingin yliopistossa vuodesta 2003. Suomen Akatemian tutkijatohtorina 2011-2015, akatemiatutkijana 2017-2022. Farmakometabolomiikan professorina vuoden 2021 alusta alkaen.
  • Julkaissut noin 50 tieteellistä julkaisua ja saanut ansiokkaasta tutkimustyöstä useita palkintoja, kuten Suomen Akatemian myöntämän akatemiapalkinnon tieteellisestä rohkeudesta 2019.
  • Asuu Espoossa, perheeseen kuuluvat mies sekä 8- ja 3-vuotiaat lapset. Harrastaa uintia ja hiihtoa.