Tavoitteena hoito jo ennen oireita

Ensin diagnoosi, sitten hoito – vai molemmat yhtä aikaa? Neurotieteiden tutkijat kehittävät Alzheimerin tautiin ratkaisua, jossa yhdistyvät diagnoosi ja yksilöllinen hoito. Riskigeenien ja niiden vaikutusten selvittäminen luo pohjaa tulevaisuuden hoidoille.

EU:n Horisontti 2020 -rahoitusta saaneessa hankkeessa kehitetään menetelmiä, jossa samat nanopartikkelit palvelevat sekä tautiin liittyvien varhaisten aivomuutosten havaitsemista että niihin kohdistettujen lääkkeiden kuljetusta. Tällaista diagnoosin ja hoidon yhdistävää lähestymistapaa kutsutaan teranostiikaksi.

– Sen etuna on myös, että hoidon yhteydessä voidaan seurata hoitovastetta, toteaa professori Mikko Hiltunen, joka on hankkeen vastuuhenkilö Itä-Suomen yliopistossa.

Hoito kohdistetaan aivojen tau-muutoksiin eli Alzheimerin taudin kehittyessä havaittavaan tau-proteiinin muuntumiseen ja kertymiseen aivoihin. – Tau on valittu kohteeksi, koska sen muutoksilla on tässä taudissa selkein yhteys älyllisten ja muistitoimintojen heikentymiseen. 

Alzheimerin taudissa aivoihin kertyy myös beeta-amyloidia. Lukuisat kliiniset tutkimukset, joissa on etsitty tähän suunnattua hoitoa, ovat kuitenkin osoittautuneet toistaiseksi ongelmallisiksi.

Uusi teranostinen menetelmä perustuu pieniin nanohiukkasiin. Verenkiertoon annettuina ne kulkeutuvat pintaansa kiinnitetyn tau-vasta-aineen ansiosta aivoissa kohtiin, joissa on muuntunutta taun muotoa. Hiukkasissa on rautaoksidiydin ja niihin voidaan liittää myös radioaktiivinen leima, jonka ansiosta aivomuutokset päästään paikantamaan tarkasti yhdistämällä MRI- ja PET-kuvantamista.

Samalla tavalla hiukkaset pystyvät kuljettamaan niihin pakatun lääkkeen juuri oikeaan kohtaan potilaan aivoissa. Hankkeessa on mukana eurooppalaisten tutkimuskeskusten lisäksi bioteknologiayrityksiä, joissa valmistetaan testattavat lääkkeet. – Yritysten mukanaolo voi samalla vauhdittaa tulosten soveltamista potilaiden hoitoon ja diagnostiikkaan. Tässä hankkeessa menetelmää kuitenkin testataan vasta eläinmalleilla, Hiltunen tähdentää.

Haasteena on löytää nanohiukkanen, joka läpäisee tehokkaasti veri-aivoesteen. Tämä aivoja suojaava mekanismi estää monien haitallisten aineiden lisäksi myös useimpien lääkkeiden pääsyn aivoihin.  – Taudin alkuvaiheessa veri-aivoeste saattaa kuitenkin vuotaa, mitä voidaan käyttää hoidossa hyväksi.

Nanohiukkasissa käytettäviä vasta-aineita testataan Kuopiossa tautimalleilla ja näytemateriaalilla. Itä-Suomen yliopisto jakaa hankkeessa myös kuvantamisvastuun saksalaisen partnerin kanssa. Hankkeeseen osallistuvat Hiltusen tutkimusryhmän lisäksi tutkimusjohtaja Mikko Kettunen sekä professorit Olli Gröhn ja Heikki Tanila tiimeineen. Kuvantamisella on erittäin keskeinen rooli hankkeessa. 

Nanohiukkasten PET-kuvantamiseen tarvittavat radioaktiiviset yhdisteet tuotetaan Kuopion yliopistollisen sairaalan uudessa hiukkaskiihdyttimessä eli syklotronissa. – Tästä saadut kokemukset todennäköisesti hyödyttävät aikanaan myös KYSin neurologisia potilaita, Hiltunen toteaa.

Alzheimerin tautiin ei ole vielä parantavaa hoitoa – ainoastaan oireenmukaista hoitoa on tarjolla. Se on monimuotoinen sairaus, joten näköpiirissä ei olekaan yhtä ainoaa tehokasta hoitoa, joka sopisi kaikille. – Tulevaisuudessa hoito valitaan potilaan yksilöllisten riskitekijä- ja geeniprofiilien mukaan.

Taudin riskigeenejä tunnetaan tällä hetkellä 26, ja vähintään yhtä monta arvellaan olevan vielä löytämättä. Yhtenä tärkeimmistä pidetään apolipoproteiinigeenin ApoE4-muotoa, joka on suomalaisista joka kolmannella. Lääketutkimuksissa se otetaan jo nykyisin huomioon, sillä osan lääkkeistä on havaittu olevan tehokkaampia, osan taas tehottomampia sen kantajilla.

Hiltusen ryhmä on osallistunut merkittävästi tunnettujen riskigeenien löytämiseen ja on nyt mukana mittavassa hankkeessa, jossa pyritään tunnistamaan loputkin merkittävät geneettiset riskitekijät. Suomen Akatemian ja EU:n JPND-ohjelmahankkeen rahoittama tutkimuskonsortio kokoaa eurooppalaisista potilas- ja verrokkiaineistoista lähes 75 000 henkilön DNA-näytepankin. –  Aineiston laajuuden ansiosta voidaan löytää myös harvinaisempia riskigeenejä.

Samalla kootaan Euroopan laajin DNA-aineisto henkilöistä, joilla on todettu lievää kognitiivista heikentymistä (MCI). Sen avulla voidaan selvittää geenien merkitystä MCI:n etenemisessä Alzheimerin taudiksi.

Hoitojen kehittämisen kannalta riskigeenien löytäminen on kuitenkin vasta ensimmäinen askel. – Pelkkä tieto jonkin geenimuodon yhteydestä tautiin ei riitä, vaan on olennaista selvittää, miten se käytännössä vaikuttaa taudin etenemiseen solu- ja molekyylitasolla. Näin voidaan löytää uusia vaikutuskohteita lääkkeille ja biomarkkereita sairastumisen ennakoimiseksi, Hiltusen tutkimusryhmässä työskentelevä Suomen Akatemian tutkijatohtori Teemu Natunen (yläkuvassa) kertoo.

Alzheimerin taudin pysäyttämiseksi ihanteellista olisi aloittaa hoito jo ennen oireiden alkamista, joten tutkijoita kiinnostavat erityisesti sairastumista ennakoivat muutokset aivoissa. Niitä valaisee kudosaineisto, jossa on aivonäytteitä taudin eri vaiheissa olleilta henkilöiltä. – Tästä aineistosta voimme katsoa, onko vaikkapa tiettyjen geenien ilmenemisessä tai proteiinien tasoissa eroja taudin eri vaiheissa.

Soluviljelmien avulla tutkitaan tarkemmin, miten kiinnostuksen kohteena olevan geenin yli-ilmentäminen tai hiljentäminen vaikuttaa keskeisiin tautiprosesseihin. Jos vaikutukset näyttävät merkittäviltä, niiden tarkastelua voidaan jatkaa taudin eläinmalleissa.

Tutkimusryhmässä on selvitetty geneettisten riskitekijöiden yhteyttä esimerkiksi hermosolujen liitoskohtien eli synapsien toiminnan heikkenemiseen. Hermosolujen viestejä välittävien synapsien heikentyminen alkaa jo varhaisessa Alzheimerin taudissa, joten niiden suojaaminen voisi olla kaivattu varhainen hoitokeino tautiin.

Useat tutkitut geenit näyttävät vaikuttavan hermosolujen haarakkeissa olevien okasten määrään ja muotoon. Synapsit syntyvät juuri näihin okasiin. – Okasten muutokset muuttavat myös muistille ja oppimiselle välttämättömiä yhteyksiä hermosolujen välillä. Ne ovatkin hyvin konkreettinen esimerkki geenien yhteydestä tautiin, Natunen toteaa.

Lue lisää aiheesta: Avain aivosairauksiin löytyy tietomassoista

Neurotieteiden huippututkimusta

Alzheimerin tauti on yksi kolmesta taudista, joihin akatemiaprofessori Asla Pitkäsen ja professori Mikko Hiltusen johtama neurotieteiden tutkimusalue keskittyy. Kokonaisuus kuuluu yliopiston kansainvälisen huipputason tutkimusalueisiin. 

Pään vamma, Alzheimer ja epilepsia

Pään vammat lisäävät sekä epilepsian että Alzheimerin taudin riskiä, ja monilla Alzheimer-potilailla on epilepsia. Yhteisiä piirteitä ovat tulehdus, beeta-amyloidi- ja tau-proteiinikertymät sekä sokeriaineenvaihdunnan muutokset aivoissa.

Ehkäisyä elintavoilla ja diagnostiikkaa

Muistin heikkenemistä on tutkimuksissa voitu jarruttaa elintapamuutoksilla ja ravintovalmisteella. Diagnostiikkaan kehitetään potilastietoja analysoivia tietoteknisiä työkaluja. Näissä hankkeissa keskeinen rooli on professori Hilkka Soinisen tutkimusryhmällä.

Muistisairaiden määrä kasvaa

Alzheimerin tauti on yleisin muistisairaus. Muistisairaita on maailmassa yli 46 miljoonaa ja Suomessa yli 190 000. Määrän arvioidaan 20 vuodessa lähes kaksinkertaistuvan.

Teksti Ulla Kaltiala Kuva Raija Törrönen