Kuvantamisteknologia tärkeä osa virustutkimusta: alan johtavaa osaamista löytyy Suomesta

COVID-19-taudin taltuttamiseen ja koronapandemian vaikutusten hoitoon sekä hallintaan haetaan kuumeisesti ratkaisuja tieteen ja tutkimuksen keinoin. Tämä edellyttää myös toimivia tutkimusinfrastruktuureja: välineitä, laitteistoja, tietoverkkoja, tietokantoja ja avoimia aineistoja sekä palveluita, jotka mahdollistavat tutkimustyön ja edistävät tutkimusyhteistyötä.

Koronavirusepidemia on osoittanut, miten tutkimusinfrastruktuurien pitkäjänteisen kehittämisen kautta saavutettu kansainvälinen ja kansallinen toimintavalmius yhdistettynä osaavaan henkilöstöön mahdollistavat reagoinnin myös yllättävissä poikkeustilanteissa. Suomen Akatemian rahoittamilla tutkimusinfrastruktuureilla onkin merkittävä rooli osana tiedeyhteisön ponnisteluja SARS-CoV-2-viruksen ominaisuuksien ja epidemian vaikutusten tutkimuksessa.

Millä tavoin tutkimusinfrastruktuureja on koronapandemian aikana hyödynnetty ja kuinka niitä on tarkoitus jatkossa hyödyntää? Akatemian juttusarjassa aihetta avataan eri alojen näkökulmasta.

Kuvantamisteknologia tärkeä osa virustutkimusta: alan johtavaa osaamista löytyy Suomesta

Euro-BioImaging ERIC on eurooppalainen biologisen ja lääketieteellisen kuvantamisen hajautettu tutkimusinfrastruktuuri, jota johdetaan Turusta käsin. Johtokeskuksen lisäksi Suomessa toimii myös yksi tutkimusinfrastruktuurin tunnetuimmista palveluyksiköistä, kehittyneen valomikroskopian moniyksikköinen keskus.

Kuvantaminen uudenaikaisilla menetelmillä, kuten kehittyneimmillä laser- ja elektronimikroskoopeilla, on virustutkimuksessa merkittävässä osassa. Kyseisiä tekniikoita hyödynnetään muun muassa virusten toimintatapojen selvittämisessä sekä lääkkeiden etsimisessä viruksia vastaan.

COVID-19-taudin tutkimuksen kannalta keskeisimmät kuvantamispalvelut liittyvät virusten lisääntymisen ja taudinkulun kartoittamisen tutkimukseen. Julkisessa keskustelussa virukset ovat juuri nyt tapetilla, mutta tutkimuksen kuuma teema se ei professori John Erikssonin mielestä ole aina ollut. Eriksson toimii Euro-Bioimaging organisaation vt. johtajana ja myös Turun biotiedekeskuksen johtajana.

”Viruksiin liittyvässä perustutkimuksessa biotieteissä on vielä paljon aukkoja, ja siihen suunnattu rahoituskin on varmaan aika lailla kiven takana. Solu- ja molekyylibiologialla sekä biokemialla on kuitenkin viruksiin liittyvien ongelmien ratkaisemisessa valtava merkitys. Elämä on soluja, ja niiden toiminta määrittelee koko maapallon tulevaisuuden”, Eriksson kiteyttää.

Hän toivoo, että koronapandemiatilanteeseen reagointi toisi biotieteiden innovaatioiden vaikuttavuutta paremmin yhteiskunnassa esille.

”On hyvä muistaa, että korkeatasoiset kansainväliset tutkimusinfrastruktuurit, jotka tarjoavat palveluita vaikkapa lääketieteelliseen kuvantamiseen, ovat myös keskeisessä asemassa pandemian hoidossa. Tutkimusinfrastruktuurit pystyvät tarjoamaan tärkeitä diagnostiikkavälineitä hoidon kliinisiin päätöksiin. Esimerkiksi keuhkovaurioiden määrittämiseen käytetty päätekniikka on tietokoneavusteinen röntgentomografia.”

Erilaisilla kuvantamisen menetelmillä pystytään myös seuraamaan reaaliaikaisesti ja tarkasti yksittäisten solujen reaktioita, soluviestintää ja uudelleen organisoitumista. Tämä on keskeistä COVID-19-tautivaurion etenemisen syy-seurausmekanismien tutkimisessa.

Parhaillaan Euro-BioImagingin palvelukeskuksissa tai niihin kytkeytyneissä yksiköissä on käynnissä useita tutkimusprojekteja koronapandemiaan liittyen. Näissä hyödynnetään muun muassa valo- ja elektronimikroskopiatekniikoita. Esimerkiksi Suomen molekyylilääketieteen instituutissa (FIMM) tehdään tekoälyavusteista kuva-analyysiä SARS-CoV-2-viruksen immuniteetin mittaamiseksi. Israelissa sijaitsevassa keskuksessa on puolestaan kehitetty nopealla tahdilla automaattiseen mikroskopiaan liittyvä viruksen kolmikantainen analyysimenetelmä. Sen avulla pyritään varmistamaan positiivisen koronavirusnäytteen tulos ja minimoimaan väärien negatiivisten näytetulosten mahdollisuus. Organisaatiossa on myös tietokanta-alusta, jonka avulla voi kartoittaa elektronimikroskopian avulla otettuja viruskuvia ja yhdistää niitä muihin kliinisiin tuloksiin.

Kaikkia Euro-BioImagingin verkkopalveluita ympäri maailman ylläpidetään Suomesta käsin. ”Olemme pystyneet kehittämään kiitettävästi pandemian aikana digitaalisia tekniikoitamme, joiden avulla palvelunkäyttäjä voi muun muassa ”istua” virtuaalisesti tutkimusteknikon kanssa tutkimassa näytettänsä. Samanaikaisesti teknikolle voi antaa ohjeita siitä, mitä solun tai kudoksen osaa tulisi erityisesti tutkia”, Eriksson kertoo.

”On tärkeää huomioida, että COVID-19-taudin ja koronaviruksen tutkiminen on kansainvälinen haaste, jossa kaikki maat ovat tutkimuksellisesti samassa rintamassa”, hän muistuttaa.

Lue myös: Korkeatasoiset tutkimusinfrastruktuurit tukevat COVID-19-tutkimusta

• Suurteholaskennan supertietokoneista tukea koronatutkimukseen

• Tutkimusaineistojen avoimesta saatavuudesta ja tallentamisesta tulee huolehtia poikkeusaikanakin

• Molekyylibiologian ja bioinformatiikan kansainväliset tutkimusinfrastruktuuripalvelut edistävät koronatutkimusta

• Virusvektorilaboratorio lähestyy koronapandemian taltuttamista geeninsiirtoteknologialla