Terveydenhuolto 2030 ruskoaho_150327

www.helsinki.fi/yliopisto

Lääketieteen teknologian tulevaisuus

Heikki Ruskoaho Farmakologian ja lääkehoidon osasto

Farmasian tiedekunta

1

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”

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

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

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

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 %

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

Lääke7eteen teknologian tulevaisuus

•  Kantasolut, regeneraTivinen lääkeTede •  DNA, genomiikka, geenien muokkaus •  InformaaToteknologia, mobiililai'eet

8

Sydänlihasvaurion yleisin syy on sydäninfark7

9

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

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

uudelleenoh

jelmoin7

iPS-‐solu: erilaistunut solu, joka on muute&u kantasolun kaltaiseksi

11

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

www.helsinki.fi/yliopisto

3iRegenera7on Iso strateginen tutkimusavaus Uusien solujen tuo&aminen kantasoluista,

sidekudossolujen uudelleenohjelmoin7 sydän-‐ ja hermosoluiksi innova7ivisilla lääkkeillä

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


Muutamia lisäesimerkkejä ja näkymiä

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

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

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

Lisääntyminen

•  Keinokohtu •  Sikiön kasvu keinotekoisesT (ilman naisen kohtua)

•  Lapse'omuuden hoito •  Synnytyspelon hoito •  Hiiren embryo kasvate'u keinotekoisessa ilmapallon muotoisessa ”kohdussa”

19

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

“Hoitajarobo7t”

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

21

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

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.

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

Science March 19, 2015

John Bohannon Science 2015;347:1300

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

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

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

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

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

Muita esimerkkejä

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

32

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

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

”Digital selves”

•  Mielen lataaminen Tetokoneeseen (brain-‐computer interface)

•  Eläminen digitaalisesT •  Tekoälyn säätelemät aivot •  Tekoälyn säätelemät piilolasit •  Keinotekoinen synapsi (nanohiilikuitu)

35

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


•  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


•  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


•  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


•  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


•  Teknologia yhdiste'ynä terveisiin elintapoihin – Kokonaan uusi terveydenhuoltojärjestelmä – Virtuaalikäynnit

•  Riippuvuus lääketeollisuudesta, sairaaloista ja EMA:sta/FDA:sta vähenee

•  Sote-‐Erva, sairaala, sairaanhoito?

41

Terveydenhuolto 2030 ruskoaho_150327

Healthcare

Transcript of Terveydenhuolto 2030 ruskoaho_150327