DropPen: Pienellä droplettisirulla nopeutta diagnostiikkaan ja biolääketieteeseen

Tutkijat kehittivät sirun, jolla voi valmistaa nopeasti mikroskooppisen pieniä reaktiokammioita diagnostisiin testeihin ja biolääketieteellisiin sovelluksiin.

Helsingin yliopiston dosentti, geneetikko Päivi Saavalainen on tiiminsä kanssa keksinyt pienen, kannettavan DropPen-laitteen, joka tuo droplettitekniikkaan nopean, helppokäyttöisen ja edullisen ratkaisun.

Dropletit eli emulsiot ovat pieniä vesipisaroita öljyn seassa. Niitä käytetään diagnostiikassa ja biolääketieteellisessä tutkimuksessa mikroskooppisen pieninä reaktiokammioina.

Dropletteja hyödynnetään muun muassa digitaalisessa PCR-tekniikassa (dPCR), jonka avulla esimerkiksi potilasnäytteestä voidaan mitata hyvinkin pieniä määriä taudinaiheuttajia tai yksittäisiä syöpäsoluja. Soluja voidaan myös analysoida tarkemmin, ja niitä voidaan kasvattaa dropleteissa yksitellen.

Nykyisin menetelmä vaatii laitteistoja, jotka ovat isoja, monimutkaisia ja hitaita. Ne maksavat kymmeniä tuhansia euroja. Laitteet eivät sovellu pikadiagnostiikkaan.

Näistä ongelmista DropPenin innovaatio sai alkunsa, kertoo Päivi Saavalainen.

– Turhauduimme nykyisiin pumppuihin ja laitteisiin, jotka ovat monimutkaisia ja kalliita. Mietimme, miten dropletteja voisi tehdä paljon yksinkertaisemmin.

Etua kehitysmaille, kenttäsairaaloille ja erikoislaboratorioille

DropPen on kertakäyttöinen droplettisiru, jonka kanavistossa emulsio muodostuu kannettavalla ja käsikäyttöisellä laitteella paineistamalla. Erillistä pumppulaitetta ei tarvita. Reaktiot tehdään samalla sirulla, ja tulokset kuvannetaan ja analysoidaan sirulta suoraan.

Saavalaisen mukaan laitteen ja sirun pieni koko ja nopea käyttö mahdollistavat ensi kertaa herkkien pikatestien kehittämisen diagnostiikkaan. Myös yksisoluanalytiikka tulee saataville laajemmin, eli esimerkiksi DNA:ta voidaan tutkia yksitellen isosta määrästä soluja.

– Edullinen, kannettava laitteisto auttaa myös kehitysmaita, kenttäsairaaloita ja -tutkimusta sekä tartuntavaarallisten näytteiden erikoislaboratorioita, joihin nykyisiä kalliita ja kookkaita dPCR-laitteita ei ole helppo saada, hän kertoo.

Optimointia ja testejä

DropPenin takana on yli kolme vuotta tutkimusta ja kehitystä yksisoluanalytiikasta ja mikrofluidiikkasirujen valmistuksesta uusiin käyttötarkoituksiin. Business Finland -hankkeita on ollut kaksi.

Päivi Saavalainen johtaa immunomiikan tutkimusryhmää lääketieteellisessä tiedekunnassa. Saavalaisen lisäksi DropPen-hankkeessa työskentelevät pääasiallisesti geneetikko Pinja Elomaa ja kemisti Benedek Poor. Kumppaneina ovat myös Christina Liedertin tutkimusryhmä VTT:sta ja Kari Ullakon tutkimusryhmä LUT:sta.

Saavalaisen mukaan yksisoluanalytiikan ja dPCR:n sovellusalueilla markkinat ja kysyntä kasvavat voimakkaasti. Hän katsoo, että DropPenin kannettavuus ja edullisuus ovat merkittävä kilpailuetu yksisoluanalytiikassa. Potentiaalia tuo lisäksi menetelmän nopeus ja herkkyys pikatesteihin.

– DropPen-ratkaisumme avulla dPCR-teknologiaa voitaisiin hyödyntää pikadiagnostiikan markkinoille, hän sanoo.

Tutkijat optimoivat parhaillaan VTT:n kanssa DropPen-sirujen prototyyppejä massatuotantoon sopivaksi ja testaavat niitä eri sovelluksiin. Suunnitteilla on myös testejä pilottiasiakkaiden kanssa. Business Finlandin Tutkimuksesta uutta liiketoimintaa -hanke (TUTLI) kestää ensi kesään saakka.

– Sen jälkeen joko perustamme spin out -yrityksen sirujen kaupallistamiseksi tai lisensoimme teknologian muille yrityksille. Haemme myös patenttia, Päivi Saavalainen kertoo.

Saavalaisen mukaan tässä vaiheessa DropPen-tiimi hakee alkuvaiheen siemenrahoitusta sekä yhteistyökumppaneita diagnostiikan, yksisoluanalytiikan ja digikuvantamisen aloilta.