Uuden sukupolven lääkkeet tehdään biomassasta

Luonnonaineet ovat elävien organismien, kuten eläinten tai kasvien tuottamia molekyylejä. Noin puolet käytössä olevista lääkeaineista on luonnonaineita tai niiden johdannaisia. Kuitenkin näiden molekyylien eristäminen luonnosta on usein mahdotonta niiden pienen määrän takia. Jotta luonnonainetta voitaisiin käyttää esimerkiksi maailmanlaajuisesti lääkeaineena, on se pystyttävä valmistamaan synteettisesti laboratoriossa. Suvi Holmstedt tutki väitöskirjatyössään keinoja valmistaa luonnonaineita ja lääkkeitä hyödyntäen biomassapohjaista pienmolekyyliä, kiinihappoa.

– Öljyn on lähteestä riippuen arveltu loppuvan noin 50 vuodessa. Tällä hetkellä kemikaalit, joista muun muassa lääkeaineita tehdään, on jalostettu öljystä. Tämä tarkoittaa siis sitä, että vaihtoehtoisia reittejä on kehitettävä nopeasti, Suvi Holmstedt sanoo.

– Tutkimani kiinihapon kemiallinen rakenne mahdollistaa sen muokkaamisen monipuolisesti ja siksi se onkin hyvä lähtöaine. Kiinihappoa saadaan muun muassa fermentoimalla sokeria. Sitä on myös pieniä määriä esimerkiksi kahvissa, Holmstedt kertoo.

Siirtymä fossiilisista raaka-aineista biomassapohjaisiin varantoihin ei kuitenkaan ole helppo, sillä niistä peräisin olevat molekyylit ovat keskenään hyvin erilaisia. Tällä hetkellä käytetyt fossiilipohjaiset kemikaalit ovat alifunktionalisoituja eli hyvin yksinkertaisia, kun taas biomassapohjaiset molekyylit ovat ylifunktionalisoituja eli sisältävät hiilen ja vedyn lisäksi runsaasti happea.

– Biomassan sisältämät pienmolekyylit, etenkin polyolit, ovat kiinnostavia lähtöaineita, sillä ne ovat kiraalisia eli kemialliselta rakenteeltaan epäsymmetrisiä. Muokattuina tällaiset molekyylit voivat toimia ratkaisuna monimutkaisten luonnonaineiden synteeseissä sekä farmaseuttisten tuotteiden lähtöaineina, Holmstedt sanoo.

Haasteita biomassapohjaisten molekyylien käytössä tuottaa reaktioiden selektiivisyys.

– Kun molekyylissä on paljon reaktiivisia osia, on haastavaa saada reaktio tapahtumaan vain tietystä kohdasta, Holmstedt selventää.

Suvi Holmstedt kehitti väitöskirjatyönsä aikana menetelmän, jolla kiinihaposta saadaan hyödyllisiä orgaanisen kemian rakennuspalikoita sekä kehitti synteesireitit kolmelle eri luonnonaineelle. Lisäksi Holmstedtin syntetisoimista kiinihappojohdannaisista löydettiin potentiaalinen johdannainen glioblastooma multiformen eli aivosyövän kemoterapeuttiseen hoitoon.

FM Suvi Holmstedtin orgaanisen kemian alaan kuuluvan väitöskirjan Conversion of biomass-based compounds into added-value chemicals: Synthetic modifications of quinic acid tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunnassa perjantaina 24.9.2021 klo 12.00 Hervannan kampuksella Rakennustalon salissa RG202 (Korkeakoulunkatu 5, Tampere). Vastaväittäjänä toimii apulaisprofessori Christian Marcus Pedersen Kööpenhaminan yliopistosta. Kustoksena toimii professori Arri Priimägi tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunnasta.