Joskus oma tutkimusaihe voi saada kimmokkeen vapaa-ajan aktiviteeteista, kuten neurokirurgi LT Antti-Pekka Elomaalle kävi. Hän on harrastanut pitkään valokuvausta ja valokuvien tekemistä. Harrastus sai hänet kiinnostumaan uudesta optisesta menetelmästä, hyperspektrikuvauksesta, ja sen käyttömahdollisuuksista leikkaustoiminnassa.
Elomaa tutkii nyt, voitaisiinko hypespektrikameraa hyödyntää syöpäleikkauksen yhteydessä, jotta erotettaisiin syöpäsolukko terveestä kudoksesta aiempaa tarkemmin. Erityinen tutkimuskohde ovat glioomat, yleisimmät aivokasvaimet, joissa leikkaustarkkuus on erityisen tärkeää. Toisin kuin esimerkiksi ihosyövissä, joissa kasvaimen ympäriltä voidaan varmuuden vuoksi leikata pois myös tervettä kudosta, aivokasvainten kohdalla näin ei voida tehdä.
”Aivoissa jokainen milli on arvokas: kirurgi haluaa poistaa tarkasti syöpäsolukon, mutta ei yhtään enempää, jotta potilaan toimintakyky säilyy mahdollisimman hyvänä”, Elomaa kertoo.
Kudokset hohtavat valoa
Syöpäkudoksen erottamisessa terveestä kudoksesta voidaan hyödyntää kudosten fluoresenssia eli hohtoilmiötä. Ihmisen kaikki solut fluoresoivat — eli valolle altistuessaan tuottavat itse luonnostaan valoa. Syöpäkudoksissa hohtoa muodostuu usein poikkeavan paljon.
”Ilmiön taustalla ovat tietyt solujen biomolekyylit, fluoroforit. Monia niistä esiintyy syöpäsoluissa enemmän kuin normaalisoluissa”, Elomaa kertoo.
Ihmisen kudosten hohtoa hyödynnetään jo nykyisin aivokasvainleikkauksissa.
Ilmiötä hyödynnetään jo nykyisin aivokasvainleikkauksissa. Fluoresenssia voidaan vahvistaa antamalla potilaalle ennen leikkausta lääkettä, joka lisää fluoroforin tuotantoa. Kun tämän jälkeen leikkaushaavaa valaistaan sinisellä valolla, kasvainsolut hohtavat punertavana. Kirkkain hohde on aktiivisimmassa syöpäsolukossa ja vähemmän aggressiiviset kasvainsolut hohtavat hienopiirteisemmin.
”Tavallisella leikkausmikroskoopilla on vaikeaa erottaa kasvaimen ja terveen kudoksen rajapinnalla olevia, vain vähän hohtavia syöpäsoluja. Tässä voisi auttaa hyperspektrikamera.”
Toisin kuin ihmissilmä tai tavallinen kamera, jotka ovat herkkiä kolmenlaiselle värille (vihreä, punainen ja sininen), hyperspektrikamera osaa erotella lukemattomia valon eri aallonpituuksia. Sen avulla voidaan muodostaa kuva, jossa näkyvät vain ne kohteet, jotka lähettävät kudokselle tyypillisellä valon aallonpituudella olevaa fluoresenssia.
Hypespektrikuvaus helpottaa kasvainsolujen tunnistamista
Parhaillaan Elomaa tutkimusryhmineen kerää hyperspektrikuvista ja koepaloista tietoa, jota voidaan hyödyntää pahan- ja hyvänlaatuisten kudosten erottamisessa. Ideana on aineiston analysoinnin pohjalta kehittää älykäs, tietokoneavusteinen menetelmä, joka auttaa kirurgia leikkauksen aikana kudosten tunnistamisessa. Tutkimuksessa on lääkärien lisäksi mukana IT-alan ihmisiä ja fotoniikan asiantuntijoita. Yhteistyökumppanina on hyperspektrikuvantamista kehittävä yritys.
Mukana on lääkärien lisäksi IT-alan ihmisiä ja fotoniikan asiantuntijoita.
”Tarkoituksena on helpottaa kirurgin päätöksentekoa, mutta samalla pyrimme parantamaan koko hoitoprosessia. Jos löydämme sopivia merkkiaineita, joilla syöpäsolut pystytään erottamaan entistä paremmin, voidaan kehittää myös pikadiagnostiikkaa.”
Elomaa näkee, että hyperspektrikameralla voisi olla monenlaista muutakin käyttöä lääketieteessä.
”Sitä voitaisiin hyödyntää esimerkiksi selvitettäessä, miten eri välittäjäaineet kudoksissa vaikuttavat. Välittäjäaine voidaan leimata fluoresoivalla aineella, jolloin nähdään spektrikuvasta, minne se on kulkeutunut.”
Apuraha on kriittinen voimatekijä
Elomaan paitsi tekee tutkimusta, myös työskentelee erikoistuvana neurokirurgina. Siksi käytännön sovellukset ovat lähellä hänen sydäntään.
”Teemme vielä paljon perustutkimusta, mutta olemme alusta alkaen suunnitelleet hankkeen niin, että pääsemme käytännön sovelluksiin saakka. Tarkoitus on, että hyperspektrikuvaus voitaisiin ottaa kliiniseksi työkaluksi. Tämä ei ole kovin kaukana tulevaisuudessa.”
Elomaan mukaan on ilahduttavaa, että heidän Kuopion yliopistollisen sairaalan ja Itä-Suomen yliopiston poikkitieteelliseen tutkimusryhmään on löytynyt lahjakkaita tutkijoita, sekä lääkäreitä että tietojenkäsittelijöitä. Lisäksi tutkimuksen tekemistä on helpottanut, että kliininen henkilökunta on suhtautunut avoimesti uusiin ideoihin.
Apuraha myös muistuttaa, että tutkimuksellamme on laajemminkin merkitystä.
”Olen erityisen kiitollinen, että Suomen Lääketieteen Säätiö on nähnyt tutkimuksemme potentiaalin. Apuraha on kriittinen voimatekijä. Se on myös tunnustus, joka muistuttaa, että tutkimuksellamme on laajemminkin merkitystä.”
Viime aikoina innostusta Elomaan arkeen on tuonut myös startup-yritys, jonka toimintaan hän on lähtenyt mukaan. Yritys kehittää niin ikään kudosten tunnistuksessa avustavaa tekniikkaa – eli se linkittyy myös tutkimukseen.
Elomaan mukaan suurin tutkimukseen liittyvä haaste on ajankäyttö.
”Toivon löytäväni tulevaisuudessakin tavan, jolla pystyn löytämään kultaisen keskitien: jatkamaan tieteen parissa, mutta samalla työskentelemään kliinikkona. On erittäin tärkeää, että on säätiöitä, jotka mahdollistavat tämän. Kliinisen huippuosaamisen ja tutkimuksen säilyminen elinvoimaisena Suomessa ei ole mikään itsestäänselvyys.”
Antti-Pekka Elomaa
Sai säätiön tutkimusryhmän perustajan apurahan marraskuussa 2020.
Työ: neurokirurgiaan erikoistuva lääkäri, Kys.
Koulutus: LL 2016, LT 2016, Itä-Suomen yliopisto.
Harrastukset: valokuvaus, rantalentopallo ja tieteily.