Havisevalaisen professorin tutkimushanke parantaisi merkittävästi Parkinsonin tautia sairastavien elämänlaatua ja sairauden hoitoa

0
Leena Ukkosen tutkimusryhmineen kehittelemä biosensori helpottaisi Parkinsonin taudin hoitoa. Antennin sisältävä biosensori asetettaisiin ihmisen aivoihin, joista se mittaisi välittäjäaine dopamiinin pitoisuutta. Tieto kulkeutui sähkömagneettisen säteilyn välityksellä kehon ulkopuolelle.

Tekoaivojen pintaan on kiinnitetty pikkuruinen sensori, jossa on puhelimen sim-kortin näköinen lätkä.

– Biosensori on halkaisijaltaan noin viisi millimetriä. Ympyräkuvio on sensorin antenni ja tuo on mikrosiru, tekniikan tohtori ja elektroniikan professori Leena Ukkonen kertoo osoittaen minikokoista sim-korttia.

Tampereen yliopistossa työskentelevän kangasalalaisen Ukkosen tutkimusryhmä kehittää parhaillaan mallikappaleen mukaista biosensoria, jota voitaisiin tulevaisuudessa käyttää Parkinsonin tautia sairastavien hoidossa.

Suomen Kulttuurirahasto myönsi hiljan kolmevuotiselle tutkimusprojektille merkittävän 240 000 euron apurahan.

Ideana on valmistaa järjestelmä, joka mittaisi aivoista välittäjäaine dopamiinin pitoisuuksia.

Käytännössä tieto lähtisi aivojen pinnalle asetettavan sensorin antennista ja liikkuisi sähkömagneettisen säteilyn välityksellä vasta-antenniin. Ukkonen esittelee tämänhetkistä vasta-antennin mallinnusta, joka on pehmoinen pari sentin kokoinen kangasmainen pala, jossa on ympyräkuvio.

– Tämä tulee kehon ulkopuolelle. Se voidaan integroida esimerkiksi vaatteisiin.

Tutkimusryhmä toivoo, että dopamiinipitoisuuden voisi lukea mahdollisimman kätevästi matkapuhelimen kokoisella laitteella.

Uraauurtava Parkinsonin hoidossa

Ukkonen tekee tutkimusta yhdessä Helsingin yliopiston kanssa. Isohkossa monitieteellisessä tutkimusryhmässä on jäseniä myös Belgian Gentin yliopistosta, Montpellierin yliopistosta Ranskasta ja San Fransiscon yliopistosta Yhdysvalloista. Lisäksi mukana on yritysyhteistyökumppani.

Suomen Kulttuurirahasto myönsi hiljan kolmevuotiselle tutkimusprojektille merkittävän 240 000 euron apurahan.

– Olen todella innoissani tästä hankkeesta, Ukkonen iloitsee.

Professori kertoo, että kehitteillä oleva biosensori voi olla uraauurtava Parkinsonin taudin hoidon kannalta.

– Teollisuusmaissa vanhemman väestön määrä kasvaa, joten Parkinsonin tautikin tulee koskettamaan suurempaa osaa ihmisistä.

Parkinsonin tauti on tyypillisesti keski-ikäisten ja ikääntyvien sairaus. Sairaudessa aivojen liikkeiden säätelyjärjestelmään kuuluvan mustatumakkeen dopamiini-soluja tuhoutuu tavallista ikääntymistä nopeammin.

Leena Ukkonen pohtii, että biosensorien kaltaisia mittalaitteita voidaan kenties vierastaa siksi, että niillä tarkkaillaan kehoa ja toimintaa.

Mitä vähemmän aivoissa on dopamiinia on, sitä voimakkaampia ovat oireet, kuten lepovapina, liikkeiden hidastuminen ja lihasjäykkyys.

Parkinsonin tautia ei voida todeta verikokeilla, vaan diagnoosi perustuu neurologiseen tutkimukseen. Parannuskeinoa ei toistaiseksi ole keksitty, mutta tauti pysyy yleensä kurissa dopamiinia sisältävillä lääkkeillä.

Ukkosen kehittelemä biosensori voisikin helpottaa huomattavasti oikean lääkeannoksen löytymistä ja parantaa siten sairastavien elämänlaatua.

Langattomuus uusi lähestymistapa

Professori huomauttaa, että menetelmiä dopamiinin mittaamiseen on kehitetty ennenkin. Myöskään biosensori ei ole uusi keksintö. Aivojen välittäjäainetason tarkkailu langattomasti on kuitenkin uusi lähestymistapa.

Langattomuuteen liittykin suuri haaste, joka tutkijoiden täytyy ratkaista: biosensorista täytyy kehittää mahdollisimman pieni, mutta niin tehokas, että sähkömagneettisessa säteilyssä kulkeva tieto läpäisee elävät kudokset.

– Kudoksilla on erilaiset sähkömagneettiset ominaisuudet. Ne sisältävät esimerkiksi paljon vettä ja suolaa, joten ne läpäisevät säteilyä eri tavoin, Ukkonen selittää.

Juttu jatkuu kuvan jälkeen.


Tekoaivojen pinnalla näkyvistä osista keskimmäinen on halkaisijaltaan noin viisi millimetrinen biosensori.

Maallikko voisi ajatella, että ongelma ratkeaisi säteilyn voimakkuutta lisäämällä. Se ei ole kuitenkaan mahdollista.

–Tehokkuutta ei voi parantaa ulkopuolisen osan säteilyn tehoa lisäämällä, koska kansainvälinen lainsäädäntö määrittelee, kuinka paljon sähkömagneettista säteilyä ihmiskehoon saa lähettää, Ukkonen selittää.

Aivoihin asennettavan sensorin materiaaliin on kiinnitettävä huomiota, sillä sen on oltava bioyhteensopiva. Bioyhteensopiva materiaali ei aiheuta kehossa hylkimisreaktiota, vaikka se on jatkuvasti kosketuksissa elimistön soluihin ja kudoksiin.

Testauksessa käytetään rottia

Kunhan tutkimusryhmä on saanut kehitetty sensorin, jonka teho riittää laskelmien mukaan välittämään tietoa pään kudosten läpi, se siirtyy testaamaan sensorin toimintaa käytännössä. Koe-eläiminä käytetään rottia.

– Rottia muokataan sen verran, että niille aiheutuu Parkinsonin taudin kaltaisia oireita. Voimme tarkastella, miten lääkehoito vaikuttaa niiden liikkumisen oireisiin, Ukkonen kertoo.

Rotalla toimivaa sensoria ei voi suoraan käyttää ihmisen hoidossa. Rotta on pienempi kuin ihminen, eli sillä on myös vähemmän vaimentavaa kudosta, minkä läpi tiedon pitää siirtyä langattomasti. 

– Toisaalta rotan aivot ovat pienemmät, eli sen aivoihin laitettavan sensorin täytyy olla kooltaan pienempi kuin ihmisen. Rakenne rotilla testattavissa ja ihmisille kehitettävissä sensoreissa on kuitenkin luultavasti sama, Ukkonen huomauttaa.

Ihmisen ja koneen yhdistelyä

Biosensorin kehitysprojekti on monen vuoden tutkimushanke, ja Ukkonen muistuttaa, että menee pitkään, ennen kuin sellaista voidaan kokeilla Parkinson-potilaalle. Materiaaleihin ja tekniikkaan liittyvien haasteiden lisäksi ihmisen ja koneen yhdistämisestä on tultava ensin yhteiskunnallisesti nykyistä hyväksyttävämpää.

Aivoihin asennettavan sensorin materiaaliin on kiinnitettävä huomiota, sillä sen on oltava bioyhteensopiva.

– Se on hurjaa ja mielenkiintoista, mutta suunta, johon tulevaisuus on menossa, professori uskoo.

Tälläkin hetkellä ihmiskehon apuna on jo siihen integroitavia laitteita, kuten sydämentahdistin. Ukkonen pohtii, että biosensorien kaltaisia mittalaitteita voidaan kenties vierastaa siksi, että niillä tarkkaillaan kehoa ja toimintaa.

Vaikka tutkimusryhmä on rajannut käynnissä olevan tutkimuksen Parkinsonin tautiin, Ukkonen kertoo, että tulevaisuudessa projektin tuloksia voitaneen hyödyntää myös muiden neurodegeneratiivisten sairauksien, kuten Alzheimerin taudin ja ALS-taudin hoidossa sekä hoitomenetelmien kehityksessä.

Lue myös:

Kangasalle merkittävä 240 000 euron apuraha Kulttuurirahastolta

Kommentoi

Kirjoita kommenttisi!
Kirjoita nimesi.