TKI-toimijat valokeilassa – Kansallinen virusvektorilaboratorio
Kansallinen virusvektorilaboratorio – geenihoidon globaali edelläkävijä Kuopiossa
Kuopio Healthin artikkelisarja TKI-toimijat valokeilassa esittelee tutkimus-, kehitys- ja innovaatiotyötä tekeviä organisaatioita Kuopion alueella. Tällä kertaa esittelyssä on Itä-Suomen yliopiston A.I. Virtanen -instituutissa toimiva Kansallinen virusvektorilaboratorio (National Virus Vector Laboratory), joka on noussut merkittäväksi toimijaksi geenihoidon kehityksessä Suomessa ja maailmalla.
A.I. Virtanen -instituutin kansallinen virusvektorilaboratorio (NVVL) tuottaa laatuvarmennettuja adeno-, lenti-, ja AAV-virusvektoreita laboratorio- sekä laajemmassa mittakaavassa, johon kuuluu kaksi GMP-tason ja kolme BSL2/BSL3-tason laboratoriota bioreaktoreineen, vektorien konsentrointilaitteistot, solupankit ja karakterisointiin tarvittavat mittalaitteet.
Virusvektorilaboratorio kuuluu EU:n EATRIS ESFRI-tutkimusinfrastruktuuriin, ja se on tuottanut kliinisiin faasien I-II eurooppalaisiin monikeskustutkimuksiin GMP-tason vektoreita. Lisäksi laboratorio on valmistanut prekliinisiin tarkoituksiin käytettyjä virusvektoreita yli sadalle asiakkaalle Suomessa, EU:ssa ja EU:n ulkopuolella viimeisten kymmenen vuoden aikana.
Palvelut on suunnattu tutkijayhteisöille ja biotekniikan alan yrityksille Suomessa, EU:ssa ja muualla maailmassa. Yksikön tuottamia tai kehittämiä viruskuljettimia on viime vuosina käytetty prekliinisten tutkimusten lisäksi useissa kansainvälisissä potilastutkimuksissa, joissa on kehitetty geenihoitoa sydän- ja verisuonitautien ja syöpien hoitoon. Laboratoriossa tuotetaan adeno-, lenti-, ja AAV-virusvektoreita, joita käytetään myös esimerkiksi RNA- ja soluterapiaan sekä proteiinintuotantoon. Tärkeä yhteistyökumppani kampuksella on tutkimustaustainen, virus- ja geenilääkeyritys FinVector Oy.
Pitkä historia ja maailmanluokan osaaminen
Kansallinen Virusvektorilaboratorio on geeninsiirtoteknologian ja geenihoidon kehityksen edelläkävijä, jonka juuret ulottuvat 1990-luvun alkuun.
”Olemme olleet alan pioneereja laboratorion perustamisesta alkaen. Geenihoidon tutkimus on Kuopiossa käynnistynyt jo ennen kuin infraa oli virallisesti olemassakaan”, kertoo professori, LT, FT, Seppo Ylä-Herttuala.
Kansallinen ja kansainvälinen vaikuttaja
Virusvektorilaboratorio toimii osana Biokeskus Suomea ja kuuluu Viral Gene Transfer and Cell Therapy Technology Platform -verkostoon, joka kokoaa yhteen kaikki merkittävät virusvektorien ja geeninsiirtoteknologian toimijat Suomessa. Kansainvälisesti laboratorio on osa EATRIS-infrastruktuuria (European Infrastructure for Translational Medicine) ja osallistunut useisiin EU-hankkeisiin.
”Meiltä on toimitettu virusvektoreita jo yli sataan kohteeseen ympäri maailmaa, erityisesti tutkimuslaitoksille ja biotekniikan alan yrityksille”, kertoo Staff Scientist, FT Petri Mäkinen.
Kansallisen virusvektorilaboratorion vastuuhenkilöt. Vasemmalta: Seppo Ylä-Herttuala, Petri Mäkinen, Johanna Laakkonen ja Nihay Laham-Karam.
Virusvektorit – lääkkeitä ja työkaluja tutkimukseen
Virusvektoreita käytetään geenien siirtämiseen elimistön soluihin. Ne voivat toimia joko lyhyt- tai pitkäaikaisesti ja kohdistua eri kudoksiin. Siksi valittu vektorityyppi määräytyy aina tutkimus- tai hoitotavoitteen mukaan.
”Esimerkiksi adenovirus toimii tehokkaasti lyhytaikaisissa hoidoissa, kuten syövän hoidossa, kun taas lentivirusvektorit soveltuvat perinnöllisten sairauksien pitkäaikaishoitoon”, Mäkinen sanoo.
Tutkimusjohtaja FT, Johanna Laakkonen kertoo, että virusvektorit eivät ole vain lääkekehitystä varten, vaan myös arvokkaita työkaluja geenien ilmentämiseen perustutkimuksessa.
Virusvektorilaboratorion palvelut ovat avoimia laajalle käyttäjäkunnalle – niin akateemisille tutkijoille kuin biotekniikan alan yrityksille. Käyttäjiksi soveltuvat erityisesti geenitutkijat ja molekyylibiologit, jotka tutkivat yksittäisten geenien toimintaa tai tarvitsevat työkaluja geenien ilmentämisen säätelyyn. Laboratorion asiantuntijat voivat räätälöidä virusvektorin käyttäjän toivoman geenin pohjalta ja tuottaa valmiin vektorin tutkimuskäyttöön.
Laboratoriolla on merkittävä rooli tutkimuksen tukemisessa tarjoamalla valmiita kontrollivektoreita. Näitä tarvitaan erityisesti tilanteissa, joissa tutkijat kehittävät omia geeneihin liittyviä sovelluksia tai tutkimuksia, mutta tarvitsevat rinnalle luotettavia kontrollivaihtoehtoja.
”Meiltä löytyy kontrollivektoreita käytännössä hyllystä – eli pakastimesta. Ne lähtevät meiltä usein suoraan Eurooppaan, pääosin akateemisiin tutkimuslaitoksiin mutta myös yrityksille”, kertoo FT, tutkimusjohtaja Nihay Laham-Karam.
Vaikka varsinaisen tutkimuskohteen – esimerkiksi tietyn geenin – kehittää yleensä tutkija itse, kontrollien tekeminen voi olla työlästä ja aikaa vievää.
”Se on usein työtä, joka vie kuitenkin paljon resursseja. Siksi olemme huomanneet, että kontrollivektoreille on jatkuvaa kysyntää”, sanoo Laham-Karam.
Virusvektoreita hyödynnetään myös laajasti perustutkimuksessa lääkekehityksen ulkopuolella. Niillä voidaan nopeasti esimerkiksi ilmentää haluttua proteiinia soluviljelmissä tai estää tietyn geenin toiminta. Tämä tekee niistä tehokkaan ja joustavan työkalun geenien toiminnan tutkimiseen – riippumatta siitä, onko tavoitteena uusi hoito vai tieteellisen ymmärryksen lisääminen.
Uusinta teknologiaa
”Virusvektorien lisäksi olemme nyt perustaneet myös nanopartikkelilaboratorion, jolloin pystymme itse tekemään, ei pelkästään viruspohjaisia, mutta näihin nanopartikkeleihin perustuvia geenilääkkeitä”, Mäkinen jatkaa.
Nanopartikkelien valmistuslaite.
Laboratorio toimii myös asiantuntijana puhdastilojen ja bioturvallisuus-infrastruktuurien suunnittelussa, kuten kansainvälisessä GeneT-hankkeessa, jossa yhteistyötä tehdään Euroopan johtavien geeniterapian tutkimuskeskusten kanssa. Tämä kansainvälinen hanke tehostaa geenilääkkeiden valmistusta. Muut toimijat ovat Portugalista ja Englannista. Vuonna 2023 alkanut hanke päättyy vuonna 2029.
”Lisäksi meillä on muita akateemisia tutkimus- ja yhteistyöprojekteja sekä yritysyhteistyökumppaneita. Sitten on hankkeita, jotka pyrkivät kaupallistamaan näitä geenilääkkeitä”, jatkaa Ylä-Herttuala.
Tutkimusta potilaiden hyväksi
Virusvektorilaboratorion tutkimustyön pohjalta syntyneitä valmisteita on käytetty muun muassa erityisesti vaikeiden kroonisten sairauksien ja harvinaisten perinnöllisten tautien hoitoon. Kehitettyjä geenilääkkeitä on suunnattu muun muassa virtsarakkosyövän, aivokasvainten ja vaikean koronaaritaudin hoitoon. Myös harvinaisempia kohteita, kuten perinnöllistä familiaalista hyperkolesterolemiaa – geenimutaation aiheuttamaa korkeaa kolesterolia – on tutkittu. Geenilääkkeiden kehitys on pitkäjänteinen prosessi, pelkästään kliininen testausvaihe voi kestää yli kymmenen vuotta ennen kuin valmiste on valmis viranomaisarviointiin ja mahdolliseen käyttöönottoon.
”Geenilääkkeiden määrä markkinoilla kasvaa vauhdilla. Jos menemme vaikkapa kymmenen vuotta taaksepäin, markkinoilla oli ehkä viisi hyväksyttyä lääkettä, kun taas tänä päivänä niitä alkaa olla 30–40. Ja jos taas ajatellaan 15 vuotta eteenpäin, niin toivottavasti niitä on jopa 400. Tilaa markkinoiden kasvulle siis on. Mutta toivotaan tietysti, että ne rupeavat saamaan pysyvän jalansijan lääkemarkkinoilla. Sitä kautta saadaan tutkimukselle rahaa ja pystytään tuomaan uusia innovaatioita ja uusia geenilääkkeitä markkinoille. Vielä toistaiseksi tutkimus on pitkäjänteistä ja kallista, mutta suunta on selvä – tämä on tulevaisuuden lääketiedettä”, tiimi painottaa.
Laboratorion asiantuntijat toimivat eri virusvektorien vastuualueilla: Laakkonen vastaa adenovirusvektoreista, Mäkinen toimii sekä Staff Scientistin roolissa, että vastaa lentivirusvektoreista ja AAV-virusvektoreista ja bioreaktorituotannosta vastaa Laham-Karam. Tiimin tukena toimii joukko kokeneita tutkijoita ja teknisiä asiantuntijoita. Laakkosella on myös oma verisuonibiologian tutkimusryhmä, jossa vektoreita käytetään.
”Tässä työssä oppii uutta joka päivä. On todella motivoivaa, että voi olla kehittämässä ratkaisuja vaikeiden sairauksien hoitoon ja olla tutkimuksen aallonharjalla”, tiimi kuvailee.
Kuopion kampuksen voima
Yksi laboratorion vahvuuksista on sen sijainti Kuopion kampusalueella – lähellä ovat sekä yliopisto että sairaala, samoin alan yritykset, esimerkiksi FinVector ja Rokote Laboratories.
”Kävelyetäisyys ja se että yritykset ja vaikkapa Kuopion yliopistollinen sairaala ovat tässä lähellä mahdollistaa arjen yhteistyön ja madaltaa kynnystä jakaa osaamista”, Ylä-Herttuala sanoo.
”Voi hyvin sanoa, että koko tämä virusvektorilaboratorio on globaalisti erittäin merkittävä keskittymä, jota ei muualta löydy. Vastaavanlaista osaamista ja tuotantokapasiteettia on vain harvassa. Kuopion virusvektorilaboratorio erottuu erityisesti modernilla laitteistollaan, jonka ansiosta vektoreita voidaan tuottaa sekä pienessä että suuremmassa mittakaavassa. Mahdollisuus valmistaa vektoreita teollisessa mittakaavassa bioreaktoreiden avulla on kansainvälisesti poikkeuksellista”, päättää Ylä-Herttuala.
Kansallinen Virusvektorilaboratorio onkin loistava esimerkki siitä, miten suomalainen tutkimusinfrastruktuuri voi palvella globaalia tiedeyhteisöä, tukea lääkekehitystä ja edistää potilaiden hoitoa.
Itä-Suomen yliopiston A.I. Virtanen -instituutissa toimiva Kansallinen virusvektorilaboratorio on kansainvälisesti merkittävä tutkimusinfrastruktuuri, joka tuottaa laatuvarmennettuja virusvektoreita tutkimus- ja kliiniseen käyttöön. Yksikkö tukee geenilääkekehitystä, perustutkimusta ja toimii aktiivisessa yhteistyössä niin akateemisten kuin yritystoimijoiden kanssa. Laboratorion osaaminen ulottuu virusteknologiasta nanopartikkeleihin ja teollisen mittakaavan tuotantoon asti. Kuopion kampusalueen tiivis tutkimus-, yritys- ja sairaalaympäristö tukee korkeatasoista ja vaikuttavaa TKI-toimintaa – niin Suomessa kuin globaalisti.