Eroon eläinkokeista – FHAIVE parantaa datalähtöisillä menetelmillä kemikaalien turvallisuutta ja lääkkeiden tehoa

Arvaatko, kuinka usein maailmassa kehitetään uusi kemikaali? OECD:n arvion mukaan näin tapahtuu keskimäärin joka neljäs tunti, mikä tarkoittaa kuutta uutta kemikaalia vuorokaudessa ja yli kahta tuhatta uutta kemikaalia vuodessa.

Tampereen yliopiston bioinformatiikan professori Dario Greco toteaa, että aika ja resurssit eivät millään riitä kaikkien näiden kemikaalien turvallisuuden testaamiseen nykyisillä menetelmillä.

– Yhden kemikaalin perinteinen turvallisuusarvio vie jopa 5–7 vuotta. Tämä ei ole teollisuuden näkökulmasta kestävää, hän sanoo.

Perinteisesti kemikaalien turvallisuus testataan eläinkokeilla, jotka ovat paitsi hitaita ja kalliita, myös eettisesti haasteellisia. Lisäksi ne voivat olla tieteellisesti epätarkkoja.

– Ihmiset eivät ole hiiriä. Asiat, joita opimme eläinmalleista, eivät aina ennusta luotettavasti sitä, mitä tapahtuu ihmisissä. Siksi tarvitsemme parempia menetelmiä kemikaalien testaamiseen.

Dario Greco johtaa Tampereen yliopistossa FHAIVE-tutkimuskeskusta (The Finnish Hub for Development and Validation of Integrated Approaches). FHAIVE toimii eläinkokeille vaihtoehtoisten menetelmien kansallisena referenssilaboratoriona Suomessa. Samalla siellä tehdään toksikologian ja bioinformatiikan alan huippututkimusta.

Kun Greco aloitti tutkijanuransa Tampereen yliopistossa vuonna 2017, hänen tutkimusryhmäänsä kuului kolme jäsentä. Nyt ryhmän rahoitus on yli 15 miljoonaa euroa ja siihen kuuluu noin 35 tutkijaa, vuoden loppuun mennessä todennäköisesti 40.

– Sovellamme uusia systeemibiologian lähestymistapoja sen tutkimiseen ja mallintamiseen, mikä kaikki ohjaa ihmisten ja eläinten reaktioita ympäristön ärsykkeisiin. Etsimme ainutlaatuisella tavalla ratkaisuja teollisen innovoinnin ja kestävän kehityksen ajankohtaisiin haasteisiin.

Tekoäly voi ennustaa, onko kemikaali myrkyllinen

Tampereen yliopisto tarjoaa houkuttelevan ympäristön alan tutkimukselle, sillä täällä toimii myös huippuyksikkö, joka kehittää ihmiskehon toimintaa jäljittelevää body-on-chip-teknologiaa.

FHAIVElla on aiheeseen toinen, datalähtöinen lähestymistapa: Miten kaikki maailmassa julkaistu tieto kemikaalien vaikutuksista ihmisiin ja ympäristöön voitaisiin koota yhteen? Voisiko tekoäly käydä läpi tämän tiedon ja auttaa tutkijoita kehittämään entistä tehokkaampia lääkkeitä ja turvallisempia kemikaaleja?

– Kokoamme systemaattisesti yhteen tiedon, joka on tällä hetkellä hajallaan tietokannoissa ja kirjallisuudessa ympäri maailmaa. Tähän tarkoitukseen olemme kehittäneet UKS:n (Unified Knowledge Space), joka on yksi harvoja ja suurimpia biolääketieteen tietopankkeja maailmassa. Sen jälkeen valjastamme tekoälyn käymään läpi tämän valtavan tietomäärän ja ennustamaan, miten jokin tietty kemikaali vaikuttaa ihmisiin ja ympäristöön, Greco selittää.

Perinteisesti, kun toksikologiassa tutkitaan kemikaalien vaikutuksia ihmisen tai eläinten terveyteen, se tehdään yksi laji kerrallaan. Grecon tutkimusryhmä on kehittänyt laajempia ”One Health” tai ”Planetary Health” -malleja, joissa tarkastellaan, miten vaikutukset yhteen eläinlajiin vaikuttavat myös muihin lajeihin ja koko ekosysteemiin.

Kuva: Dario Greco

ERC-rahoitteisessa ARCHIMEDES-hankkeessa etsitään vastausta siihen, voiko tekoäly ennustaa uusia yhteyksiä kemikaalien ja sairauksien välillä. Samalla kysytään, voisiko tekoäly auttaa tutkijoita mallintamaan ihmiselimistön toimintaa solumalleissa entistä paremmin.

– Käytämme dataa ehdottamaan, mitä soluja meidän tulisi tutkia ja mitä molekyylejä niistä tulisi mitata. Ihmisten tehtäväksi jää kriittinen ajattelu: meidän tulee katsoa, onko tekoälyn ehdotuksissa järkeä, Greco kiteyttää.

Yhteistyötä yritysten kanssa tarvitaan

FHAIVE-tutkimusryhmä tekee tiivistä yhteistyötä sekä viranomaisten että kaupallisten yritysten kanssa. Ryhmän suurimpia hankkeita ovat esimerkiksi EU IMI BIOMAP ja EU HE INSIGHT, joihin osallistuu alansa johtavia lääke- ja kemianteollisuuden yrityksiä.

BIOMAP-hankkeessa tutkitaan atooppisen ihottuman ja psoriaasin tautimekanismeja, jotta näihin ihosairauksiin voitaisiin kehittää uusia, entistä tehokkaampia lääkkeitä. Grecon koordinoimassa INSIGHT-hankkeessa kehitetään puolestaan datalähtöisiä menetelmiä, jotka edistävät turvallisten ja kestävien kemikaalien kehitystyötä. 

Lisäksi FHAIVElla on keskeinen rooli useissa muissa EU-hankkeissa, kuten CHIASMAssa, jossa Greco toimii varakoordinaattorina, sekä PINK-projektissa, jonka tavoitteena on edistää turvallisten ja kestävien kemikaalien ja materiaalien suunnittelua ja kehitystä.

Greco koordinoi myös Euroopan elintarviketurvallisuusviranomaisen eli EFSAn rahoittamaa TULI-hanketta, jonka tavoitteena on kehittää uusia, eläinkokeettomia menetelmiä elintarviketurvallisuuden arviointiin.

– ERC Consolidator -rahoituksen saatuamme osallistumisemme suuriin kansainvälisiin hankkeisiin on moninkertaistunut, ja uusia hankkeita on alkamassa myös vuonna 2025.

Grecon mukaan alalla olisi tärkeää lisätä yritysten, viranomaisten ja akateemisten tutkijoiden välistä yhteistyötä, jotta markkinoille voidaan tuoda uusia tuotteita paitsi mahdollisimman nopeasti, myös mahdollisimman turvallisesti.

– Haasteena on, että puhumme kaikki vähän eri kieltä. Meidän tulee löytää tapoja ymmärtää toisiamme ja tehdä yhteistyötä. Siitä hyötyvät kaikki, hän korostaa.

Parempi planeetta tuleville sukupolville

Dario Greco on kotoisin Italiasta, jossa hän opiskeli alun perin lääkäriksi. Tutkijan ura vei kuitenkin voiton, ja onnekkaiden sattumien kautta hän päätyi Suomeen, ensin genetiikan opiskelijaksi Helsingin yliopistoon ja myöhemmin bioinformatiikan tenure track -professoriksi Tampereelle.

FHAIVE on jo nyt alansa johtava toimija Suomessa ja Euroopassa. Tulevaisuudessa Greco haluaa entisestään laajentaa FHAIVEn yhteistyötä paikallisten yritysten kanssa edistääkseen kestävää innovointia ja tarjotakseen kilpailuetuja kemian ja lääkealan teollisuudelle.

Grecon tavoite on vakiinnuttaa FHAIVE keskeisenä kansainvälisenä toimijana, jossa akateemiset, kaupalliset ja sääntelyyn liittyvät tarpeet kohtaavat huipputason tieteen kautta.

– Unelmani on jättää tuleville sukupolville parempi planeetta, ilman että joudumme tinkimään innovaatioista, joita tarvitaan ratkaisuiksi ihmiskunnan nykyisiin, suuriin ongelmiin.