Syövän varhaiseen diagnosointiin apua uudesta mikrokuplateknologiasta

Aalto-yliopiston tutkija Hedar Al-Terken työn tuloksena on syntynyt uudenlainen, aikaisempaa edullisempi menetelmä syövän varhaiseen diagnosointiin. Menetelmä sopii käytettäväksi yhdessä tavanomaisen ultraäänikuvauksen lisänä, jolloin sillä on edellytykset tulla laajasti saataville ja käyttöön.

"Terveydenhuolto on aina ollut minulle tärkeää. Kun tuli aika valita uusi tutkimussuunta, aloin pohtia uudenlaisia toiminnallisuuksia lääketieteellisiin sovelluksiin”, Al-Terke kertoo.

Irakista Suomeen vuonna 2005 muuttanut Al-Terke haluaa vaikuttaa kriittisen lääketieteellisen teknologian saavuttavuuteen esimerkiksi juuri synnyinmaassaan, joten hän kiinnostui syöpädiagnostiikassa käytettävien ruiskutettavien mikrokuplien käytöstä.

Mikrokuplille on ominaista, että ne resonoivat voimakkaasti, kun niitä skannataan ultraäänellä. Tällöin ne näkyvät kirkkaanvalkoisina. Mutta normaalisti nämä ruiskeena annettavat mikrokuplat säilyvät verenkierrossa alle kymmenen minuuttia, eikä niiden suuntaa voi hallita mitenkään.

Patentoimansa proteiinipinnoitteen avulla Al-Terke onnistui kuitenkin pidentämään mikrokuplien käyttöikää tuntiin. Lisäksi kuplat kiinnittyvät proteenipinnoitteen johdosta valikoiden juuri syöpäsoluihin eikä muihin kudoksiin, jolloin kuplien kuorruttamat syöpäsolut erottuvat selvästi muuta kudosta kirkkaampina ultraäänikuvassa. Tämä syövän varhaisen diagnosoinnin menetelmä on paitsi edullinen, ja sillä on edellytykset tulla laajasti käyttöön kaikkialla maailmassa.

Al-Terken tutkimuksen pohjalle syntynyt Smart Bubbles -hanke sai viime kesänä Business Finlandin 800 000 euron kaupallistamisrahoituksen.

Paikallisen erotustarkkuuden kehittäminen

Kädessä pidettävä ultraäänilaite eroaa tavanomaisista syövän kuvantamisvälineistä.

"Magneettikuvauksessa on hyvä paikallinen, mutta huono ajallinen erotustarkkuus. Ultraäänikuvaus taas antaa päinvastaisen tuloksen", Al-Terke sanoo.

Magneettikuvauksen vahvuutena ovat siis erittäin yksityiskohtaiset kuvat tiettynä hetkenä, kun taas ultraääni on parempi näyttämään, miten skannattu alue muuttuu ajan mittaan.

"Smart Bubbles -innovaation avulla lisäämme ultraäänen paikallista resoluutiota. Ultraäänen käyttö on paljon halvempaa kuin magneetti- tai tietokonetomografian, joten meillä on etulyöntiasema muihin syövän kuvantamislaitteisiin verrattuna murto-osalla kustannuksista.”

Mikrokuplat ovat ultraäänen kontrastiaineena perusteellisesti testattu lääketieteen alue. Kuplat itse ovat pienempiä kuin punasolut, ja kehitetty proteiinipinnoite on syötävää, joten munuaiset ja maksa käsittelevät jäljelle jäävän jätteen. Lisäksi Smart Bubbles -mikrokuplat valmistetaan steriilissä ympäristössä.

Suuri osa Smart Bubblesin ensimmäisistä testeistä tehdään OtaNanon valtavan kokoisessa mikroskoopissa äärimmäisen kylmissä eli kryogeenisissä olosuhteissa. Smart Bubblesin seuraava askel on perustaa yritys hankkeen loppuun mennessä eli vuoden 2024 aikana. Esikliiniset kokeet on aloitettu yhdessä yhteistyökumppanin eli Oulun yliopiston kanssa. Al-Terke sanoo, että ensisijaisena tavoitteena on hakea sijoittajarahoitusta kliinisten kokeiden aloittamiseksi vuoteen 2025 mennessä.

Al-Terke näkee Smart Bubbles -alustalle syöpädiagnostiikan lisäksi myös muita käyttömahdollisuuksia. Hänen mukaansa se voi toimia vielä testaamattomissa sovelluksissa, esimerkiksi lääkkeiden kuljetuksessa elimistössä.

”Päädyin tähän innovaatioon, koska olin valmis esittämään niin sanottuja tyhmiä kysymyksiä. Yhteistyö tiimini kanssa voi paljastaa menetelmälle vielä laajempia sovelluksia, kunhan vain jatkamme näiden kysymysten esittämistä”, Al-Terke sanoo.

Hedar Al-Terke sai Aalto-yliopiston teknillisen fysiikan laitoksen Vuoden 2023 fysiikan innovaatio -palkinnon Smart Bubbles -hankkeestaan. Al-Terke kuuluu professori Robin Rasin johtamaan tutkimusryhmään, joka on osa Elävien toimintojen inspiroimien hybridimateriaalien LIBER-huippuyksikköä. Al-Terken tutkimuksen muita keskeisiä yhteistyökumppaneita ovat Aalto-yliopiston professori Jaakko Timonen, VTT:n tutkimusryhmän johtaja Arja Paananen, VTT:n johtava tutkija Jussi Joensuu ja tutkijatohtori Gregory Beaune. 

Smart Bubbles -tutkimus tehtiin hyödyntäen OtaNanon eli Suomen kansallisen mikro-, nano- ja kvanttiteknologian tutkimusinfrastruktuurin laitteita.