Biolääketieteellisen kuvantamisen avulla voidaan saada tietoa elimistön ja kudosten anatomiasta, fysiologiasta, aineenvaihdunnasta ja lääkeaineiden kohdentumisesta ja vaikutuksista.
– Mikään muu menetelmä ei pysty antamaan yhtä tarkkaa tietoa elimistön tilasta ja solutason ilmiöistä elävissä organismeissa, apulaisprofessori Pipsa Saharinen kertoo.
Saharinen johtaa Helsingin yliopiston Helsinki In Vivo Imaging (HAIP) -kuvantamisen tutkimusinfrastruktuuria. Suomen Akatemialta saadulla yli puolen miljoonan euron rahoituksella vahvistetaan HAIP:in biolääketieteellisen kuvantamisen laitteistoa ja osaamista.
– HAIP:issa tehtävä biolääketieteellinen kuvantaminen tapahtuu elävässä kudoksessa reaaliaikaisesti. Tämä mahdollistaa dynaamisten fysiologisten tapahtumien tutkimisen, kuten vaikkapa tulehdussolujen toiminnan syöpäkasvaimessa tai sydän- tai keuhkovaurion tutkimisen, Saharinen kertoo.
Uusia mahdollisuuksia hoitojen kehittämiselle
Helsingin yliopiston saamalla rahoituksella hankitaan tutkijoiden käyttöön prekliininen positroniemissiotomografia eli PET-kuvantamisen laitteisto. Kliinistä PET-kuvantamista käytetään sairaaloissa potilaiden tutkimiseen erityisesti syöpätaudeissa ja neurologiassa.
– PET-kuvantamisen avulla voidaan kuvata syvällä elimistön sisällä tapahtuvia ilmiöitä jopa alle millimetrien tarkkuudella, ilman kajoamista, ja ennen kaikkea kvantitatiivisesti, sillä PET-tutkimuksessa mitattu radioaktiivisuus on suoraan verrannollinen merkkiaineen pitoisuuteen kudoksessa, apulaisprofessori Mirkka Sarparanta Helsingin yliopiston merkkiainelaboratoriosta kertoo.
HAIP:iin nyt hankittava prekliininen PET-laitteisto tarjoaa mahdollisuuden käyttää vastaavaa menetelmää kokeellisissa malleissa, ennen ihmisillä tehtävää tutkimusta.
Käytännössä prekliininen PET-kuvantaminen tarjoaa parhaan mahdollisen vertailukohdan ihmisillä tehtävään PET-kuvantamiseen, jonka avulla seurataan taudin etenemistä tai lääkeaineen hoitovastetta.
Kaksi menetelmää yhdessä – enemmän kuin osiensa summa
Uuden laitteiston myötä prekliinistä PET-kuvantamista voidaan yhdistää kudosten ja solujen optiseen kuvantamiseen, joka perustuu fluoresoiviin tai näkyvää valoa vapauttaviin merkkiaineisiin ja reportterigeeneihin. Kyseessä on Suomessa ainutlaatuinen ja kansainvälisestikin vielä harvinainen lähestymistapa, jonka avulla esimerkiksi tautimekanismeista tai lääkeaineiden toiminnasta elimistössä voidaan saada syvällisempää tietoa reaaliajassa.
– Yhdistämällä nämä kaksi kuvantamisteknologiaa niin sanotussa multimodaliteettikuvantamisessa tutkijat pystyvät seuraamaan samanaikaisesti hyvin erilaisia prosesseja, esimerkiksi geenin ilmentymistä fluoresoivan merkkigeenin perusteella ja radioisotoopilla leimatun lääkeaineen sitoutumista kohdereseptoriinsa, Pipsa Saharinen selittää.
Erilaisten sovellusten ja käyttökohteiden määrä kahden teknologian yhdistämiselle on Saharisen mukaan valtava.
– Esimerkiksi kehitteillä olevan lääkeaineen kulkeutumista syöpäkasvaimeen voidaan tutkia PET-kuvantamisella. Ja lääkkeen vaikutuksia immuunijärjestelmän aktivoitumiseen syöpäkasvaimessa voidaan tutkia optisen kuvantamisen keinoin ja vieläpä samanaikaisesti, Saharinen kuvailee tutkimukselle avautuvia mahdollisuuksia.
Helsingin yliopisto sai Suomen Akatemian infrastruktuurirahoitusta osana kansallista Biolääketieteellisen kuvantamisen palvelukeskusta FiBI:ä (Finnish Biomedical Imaging).
Korkeatasoisen lääketieteellisen tutkimuksen tekeminen vaatii paitsi osaavia tutkijoita myös uusinta teknologiaa ja toimivia infrastruktuureja. Käytännössä tämä tarkoittaa muun muassa nykyaikaisia tutkimuslaitteistoja, erityislaboratorioita, aineistokokoelmia ja tietokantoja, tietoliikenneverkkoja sekä palveluja, jotka tekevät tutkimustyön ylipäänsä mahdolliseksi.
Parhaimmillaan tutkimusinfrastruktuuri mahdollistaa yhteistyön, jossa tutkijat eri puolilta Suomea ja jopa maailmaa voivat käyttää samoja laitteistoja ja aineistoja tai toteuttaa tutkimuksen osa-alueita tarkoituksenmukaisesti hajautetusti. Hyvä esimerkki tästä on tutkijoiden nopea ja järjestäytynyt maailmanlaajuinen yhteistyö koronaviruksen tutkimisessa.
Tutkimuksessa hyödynnettiin myös kuvantamisen menetelmiä.
– Koronavirustutkimuksessa on hyödynnetty äärimmäisen tarkkoja kuvantamisen laitteita, kuten elektronimikroskopiaa, jonka avulla viruksen tarkka rakenne selvitettiin maailmalla nopeasti, Pipsa Saharinen valaisee.
Tutkimusinfrastruktuurien pitkäjänteinen kehittäminen luo edellytyksiä huippututkimukselle ja kansainväliselle yhteistyölle, mutta yhtä tärkeitä ovat kuvantamisyksiköissä työskentelevät erityisasiantuntijat.
– Näiden huippuosaajien tietotaito mahdollistaa infrastruktuurin tehokkaan käytön ja menetelmien kehittämisen, Pipsa Saharinen korostaa.