Farmakologia on lääkeaineiden valmistusta, käyttöä, vaiheita elimistössä ja vaikutuksia tutkiva lääketieteen ala. Toksikologia puolestaan tutkii myrkkyjä ja niiden vaikutuksia sekä niiden aiheuttamien sairauksien hoitoa. Molemmat tieteet käyttävät hyväkseen kemiaa, biokemiaa, molekyylibiologiaa, epidemiologiaa ja tilastotiedettä.
Lääkekehittely on erittäin järjestäytynyttä, tarkoin säädeltyä ja valvottua tutkimustyötä. Lääkkeen vaikutusprofiilin tutkiminen on tärkeää, koska useimmilla aineilla on toivotun vaikutuksen lisäksi myös muita vaikutuksia, jotka saattavat kohdistua aivan toiseen elimeen tai toimintoon kuin mihin lääkeainetta kehitettäessä on pyritty.
Ei riitä, että lääkkeen tai esimerkiksi lapsille annettavan rokotteen tehoon uskotaan, siitä pitää saada varmuus. Ennen kuin uudet lääkkeet päästetään apteekkeihin, sitä edeltää laaja tilastomatematiikkaan pohjautuva kenttätutkimus. Käyttöön lopulta hyväksytty lääkeaine on sekin vasta uransa alussa, koska monet harvinaiset ja vakavat sivuvaikutukset paljastuvat vasta laajemmassa käytössä.
Ennen kuin lääkettä voidaan antaa ihmisille, on takana valtava määrä laboratoriokokeita. Nämä eivät kuitenkaan yksinään riitä todistamaan, että lääkkeen edut ovat sen haittoja suuremmat. Satunnaistettua, valvottua kliinistä kenttätutkimusta pidetään tärkeimpänä ja parhaimpana lääkeaineen tehon osoittajana.
Sillä pyritään löytämään vastaus siihen, tehoaako lääkeaine oikeasti. Koe perustuu vertailulle. Koehenkilöt jaetaan kahteen eri ryhmään: niihin, joille lääkettä annetaan ja niihin, jotka lääkettä eivät saa. Ryhmää, joka ainoastaan kuvittelee saavansa lääkettä, kutsutaan vertailu- tai kontrolliryhmäksi ja heille annettavaa lääkettä lume-lääkkeeksi.
Lumelääke on tehoton ja sillä pyritään ainoastaan kasvattamaan henkilön uskoa omaan parantumiseensa. Tilastollisen analyysin käyttö koeryhmien tuloksia analysoitaessa vaatii, etteivät ryhmät saa olla heterogeenisiä. Vertailuryhmän ihmisten täytyy olla samanlaisia kuin koeryhmänkin.
Tähän pyritään valitsemalla ihmiset ryhmiin satunnaisesti. Kumpaan ryhmään kukin potilas kuuluu voidaan ratkaista vaikka kolikkoa heittämällä. Sen enempää potilas kuin tutkiva lääkärikään ei tiedä, käytetäänkö hoidossa oikeaa vai lumelääkettä. Tällainen satunnaistettu kaksoissokkokoe on johtopäätösten teon kannalta ihanteellinen.
Erityisesti hoidon tuloksen arvioinnissa on sokkous tärkeää, jolloin sekä tutkivan lääkärin että potilaan odotukset saattavat oleellisesti vaikuttaa kokeen lopputulokseen. Psykologinen merkitys on varsin suuri. Yleisesti tiedetään, että yli 30 % leikkauspotilaista ilmoittaa leikkauskipujen vähentyvän lumekipulääkkeen antamisen jälkeen.
Lumelääkkeen käyttöön liittyy vaikeita eettisiä ongelmia. Potilaiden on hyväksyttävä kokeeseen osallistuessaan, että he sattuman perusteella saattavat saada täysin vaikuttamatonta lääkettä. Tilanteessa, jossa potilaalla on tarve luottaa hoitavan lääkärin tietämykseen ja kykyihin, voi tutkimuksen tuoma satunnaisuus ja epävarmuus tuntua epäoikeudenmukaiselta.
Yleisesti potilaiden osallistumista lääketieteelliseen tutkimukseen kannatetaan, mutta omalle kohdalle sattuessa osallistumishalukkuus ei enää olekaan niin selvää. Halukkuutta usein lisäävät lääkärin esittämä toive osallistumisesta, mahdollisuus päästä kokeilemaan uutta lääkettä sekä tilaisuus päästä edistämään tutkimusta. Yleinen kieltäytymissyy on hoitoon liittyvä epävarmuus. Yksittäisen potilaan hyvinvointi on kuitenkin asetettava yhteiskunnallisten tarpeiden yläpuolelle ja kliinisiin tutkimuksiin osallistuville on taattava paras mahdollinen hoito.
Eräs lääketieteen historian merkittävimmistä kenttäkokeista oli poliolääkkeen testaaminen. USA koki ensimmäisen polioepidemian vuonna 1916 ja 40 vuoden aikana tauti tarttui satoihin tuhansiin lapsiin. 1950-luvun alussa Tri J. Salkin kehitti rokotteen, joka oli osoittautunut laboratoriokokeissa turvalliseksi vasta-ainetuotannon käynnistäjäksi.
USA:n kansanterveyslaitos organisoi 1954 kenttäkokeen Salkin poliolääkkeen testaamiselle, jonka kohteina olivat 1., 2., 3. luokan oppilaat. Kaikkiaan kokeeseen osallistui 2 miljoonaa lasta, joista 1/2 miljoonaa rokotettiin poliorokotteella ja miljoona osallistui lumeryhmään.
Vertailuryhmän lapsille annettiin rokotteen sijasta ruiskeena suolaliuosta. Lapsista puolta miljoonaa ei saanut rokottaa vanhempien vaatimuksesta. Eikö olisi ollut riittävää tarkkailla pelkästään rokotettuja lapsia ilman lumeryhmän käyttöä? Polio esiintyy aina epidemioina, joten poliotapausten lukumäärän lasku rokotuksen jälkeen saattaisi johtua epidemian voiman laantumisesta.
Jos kaksi vertailuryhmää oltaisiin jaettu ainoastaan niihin lapsiin, joille rokotus saatiin antaa ja niihin, joiden vanhemmat eivät sitä sallineet, olisi menettely sisältänyt vakavan virhelähteen. Alimpiin tuloluokkiin kuuluvat vanhemmat kielsivät lastensa rokottamisen herkemmin kuin ylimpiin tuloluokkiin kuuluvat vanhemmat.
Ylimpien tuloluokkien lapset kuitenkin sairastuivat alimpien tuloluokkien lapsia helpommin polioon. Alimpien tuloluokkien lapset saivat varhaislapsuudessaan epähygieenisissä oloissa helpoimmin leviävän polion, joka oli lähes oireeton. Tämä kuitenkin riitti käynnistämään kehossa vasta- aineiden tuotannon polion vakavampia muotoja vastaan.
Sekä koe- että lumeryhmään pyrittiin löytämään sosiaaliselta taustaltaan, rodultaan, sukupuoleltaan ja muilta fyysisiltä ominaisuuksiltaan samankaltaiset koehenkilöt. Koe suoritettiin satunnaistettuna kaksoissokkokokeena. Nykyään kaikki lapset rokotetaan poliota vastaan.
Avoin matematiikkaTilastoja ja todennäköisyyksiä4.4.2013