Turun PET-keskus maailman huippua
04.03.2014
Turun PET-keskuksessa kyetään valmistamaan maailman mittakaavassa arvioituna poikkeuksellisen runsaasti erilaisia radiolääkkeitä. Keskus kykenee ainutlaatuisella tavalla sekä selvittämään yksittäisten potilaiden sairauksia että viemään eteenpäin lääketieteellistä tutkimusta.
– Meillä on laaja patteri erilaisia radiolääkkeitä, kenties enemmän kuin missään maailmassa, radiokemian professori Olof Solin sanoo. Lääkkeen juurena on hiukkaskiihdyttimellä luotu radionuklidi.
Turun yliopiston, Åbo Akademin ja Varsinais-Suomen Sairaanhoitopiirin yhteinen, valtakunnallinen PET-keskus on löytänyt sijansa aivan Tyksin sairaala-alueen ytimestä. Ovi käy tiuhaan, sillä viidellä PET-kameralla kuvataan taukoamatta vuoroin potilaita, vuoroin vapaaehtoisia tutkimukseen osallistuvia.
Rakennuksen kellarissa, kahden metrin paksuisen betonioven takana on koko toiminnan lähtöpiste: hiukkaskiihdytin.
– Tämän olemme saaneet Venäjältä maksuna Neuvostoliiton aikaisista lainoista. PET-keskuksen ensimmäinen hiukkaskiihdytin saatiin vuotta 1974 bilateraalisin kaupan kautta. Meille hiukkaskiihdytin, Neuvostoliitolle kananmunia, PET-keskuksessa työskentelevä Turun yliopiston radiokemian professori Olof Solin sanoo.
Hän esittelee yksityiskohtaisesti, miten halkaisijaltaan puolitoistametrinen magneetti hajottaa protoneja 18 miljoonan energiavoltin voimin saattaen niiden kohtioytimet epästabiiliin tilaan, siis radioaktiivisiksi. Protonisuihku kulkee erilaisten magneettikenttien läpi ja niiden ohjaamina haluttuihin kohtiomateriaaleihin.
– Pääasiassa tuotamme hiili-11:tä, fluori-18:aa ja kupari-64:ää, Solin kertoo.
Seinälle kiinnitetty nuklidikartta kerto, että mahdollisia käytettäviä nuklideja olisi kymmenittäin. Turussa niistä kyetään valmistamaan maailmankin mittakaavassa epätavallisen runsas määrä. Se tarkoittaa, että keskuksessa voidaan paljastaa lukuisia sairauksia ja tehdä poikkeuksellisen laaja-alaista tutkimusta.
Syöpä näkyy kiihtyneenä sokeriaineenvaihduntana
Olof Solin on nähnyt PET-keskuksen kehityksen ja kasvun. Kun Åbo Akademi hankki vuonna 1974 ensimmäisen hiukkaskiihdyttimen, Solin oli juuri tekemässä pro graduaan, ja valitsi aiheensa radionuklidituotannosta.
– Ryhdyimme tutkimaan lyhytikäisiä radionukilideja, jotka ovat soveliaita kuvantamiseen, Solin muistelee liki 40 vuoden takaista aikaa ja kertoo nopeasti pähkinänkuoressa, mistä positroniemissiotomografiassa on kyse.
– Hiukkaskiihdyttimellä tuotetut radionuklidit hajoavat positroniemission kautta. Positronit ovat elektronien antihiukkasia, antimateriaa, jotka eivät pysty elämään meidän maailmassamme. Kun positroni on syntynyt, se ryhtyy heti etsimään elektronia, jonka kanssa yhtyä. Silloin massa muuttuu puhtaaksi energiaksi, kahdeksi gammasäteeksi, joka emitroituvat vastakkaisiin suuntiin, Solin kuvaa prosessia.
Ensimmäinen hiukkaskiihdytin hankittiin ydinfysiikan tutkimusta varten, mutta alusta alkaen oli selvää, että sen kapasiteettia käytetään myös lääketieteellisiin tarkoituksiin. Sitä varten tutkijat rakensivat itse ensimmäiset kuvantamislaitteet, ensimmäinen varsinainen PET-kamera saatiin vuonna 1988.
PET-kuva paljastaa, miten lihakset toimivat murtomaahiihdon aikana.
Solin kertoo, kuinka PET-kamera pystyy tunnistamaan hajoamisprosessin ja määrittelemään kvanttien kulkuradat. Tiedon avulla kamera pystyy esimerkiksi piirtämään tarkan kuvan siitä, missä kohdin kehoa sokeriaineenvaihdunta on vilkasta ja missä hitaampaa.
– Esimerkiksi syöpäkudos käyttää polttoaineenaan glukoosia, sokeria. Kun olemme liittäneet fluori-18:a glukoosiin ja antaneet lääkkeen potilaalle, kameran avulla voimme nähdä, missä kohtaa kehoa sokeriaineenvaihdunta on kiihtynyt. Syöpäkudos nähdään kuvassa sokeriaineenvaihdunnan aktiivisuuskertymänä, Solin kertoo.
Työvaiheissa jopa sekunnit lasketaan
Muutaman metrin päässä betonikuorien sisään suojatusta hiukkaskiihdyttimestä on laboratorio, sen takana puhdastila, jonne ei ulkopuolisilla ole asiaa. Siniseen suojapukuun pukeutunut työntekijä on parhaillaan liittämässä kiihdyttimellä luotua radionuklidia molekyyliin.
– Radionuklidi pitää liittää molekyyliin, jolloin siitä muodostuu radiolääke. Molekyyli säätelee sen, miten lääke kulkeutuu kehossa. Liittämisen jälkeen jokainen lääke-erä tutkitaan omassa laboratoriossamme. Analysoimme siitä liuotinjäämiä sekä radiokemiallista ja kemiallista puhtautta. Vasta analysoitu ja hyväksytty lääke annetaan ihmiselle, Solin sanoo.
Työvaiheessa jokainen minuutti, osassa radiolääkkeitä jopa sekunti, on tärkeä.
– Käytettävien radionuklidien puoliintumisaika – eli aika jolloin puolet nuklideista on jo löytänyt elektroninsa – vaihtelee kahdesta minuutista kahteen tuntiin. Siksi nuklidit on tuotettava itse.
Puolet kapasiteetista potilaille, puolet tutkimukselle
Ylemmissä kerroksissa on viisi PET-kameraa. Tavallisena arkipäivänä jokainen on lähes tauotta käytössä. Noin puolet kapasiteetista käytetään yksittäisten potilaiden terveydentilan tutkimiseen, toinen puoli on varattu tutkimukselle.
– Alun perin ajatuksena oli, että potilaiden hoidonohjaukseen käytettäisiin 30 prosenttia kapasiteetista, mutta osuus on noussut puoleen. Olemme valtakunnallinen keskus, ja meillä on velvollisuus auttaa koko maan potilaita. Niin on oikein tehdä ja olemme onnellisia siitä, että olemme pystyneet tuomaan kliinisiä sovelluksia, Solin sanoo.
Sovellusten takana on ahkera kehitystyö. PET-keskuksen tutkijat ovat onnistuneet kehittämään useita lääkeaineita, joilla on pystytty tutkimaan aiemmin PET-kameran ulottumattomissa olleita sairauksia.
– Osa kameroilla tehtävästä tutkimuksista on omaa perustutkimustamme, osa kansainvälisten lääkeyhtiöiden ostamaa tutkimusta. Kaikki maailman johtavat lääkefirmat ovat tehneet yhteistyötä kanssamme, Solin kertoo paljastaen samalla keskuksen saaman arvostuksen.
Osa PET-keskuksen toiminnasta rahoitetaankin teollisuusyhteistyön kautta ansaitulla kaupallisella rahoituksella. Perusrahoitus saadaan yliopistoilta ja sairaanhoitopiiriltä, osa rahoituksesta akateemisena tutkimusrahana muun muassa Suomen Akatemialta ja EU:lta.
PETin halutaan kertovan yhä enemmän sairauksista
PET-keskuksessa kehitetään koko ajan uudenlaisia radiolääkkeitä sekä menetelmiä, joilla radionuklidi voidaan liittää molekyyliin. Tällä hetkellä etsitään esimerkiksi Alzheimerin taudin sekä diabeteksen hoidon seurantaan soveltuvia radiolääkeaineita.
– Erittäin mielenkiintoinen on myös professori Jarmo Hietalan tutkimus, jossa hän pyrkii PET-kuvantamisen avulla selvittämään, mitä skitsofrenikon aivoissa tapahtuu, Solin kertoo.
Parin työntekijän voimin toimintansa aloittanut keskus työllistää nykyisin noin 150 henkilöä.
– Kaikki osapuolet – yliopisto, Akademi ja sairaanhoitopiiri – ovat ymmärtäneet, kuinka arvokkaasta asiasta PET-keskuksessa on kyse ja ovat olleet valmiita panostamaan tähän. Meillä on myös ollut erittäin hyvät johtajat, Olof Solin sanoo.
Panostus näkyy tutkimuksen määrässä ja laadussa.
– Viime vuosina meillä on tehty vuosittain 6–8 väitöskirjaa ja julkaistu vertaisarvioituja tutkimuksia yli sata, useimmat niissä maailman huippujulkaisuissa, Solin sanoo.
Teksti: Erja Hyytiäinen
Kuvat: Antti Tarponen sekä PET-kuva julkaisusta: Bojsen-Møller J, Losnegard T, Kemppainen J, Viljanen T, Kalliokoski KK, Hallén J. Muscle use during cross country skiing evaluated by positron emission tomography. Journal of Applied Physiology, 109(6):1895-1903, 2010.
Kuvat: Antti Tarponen sekä PET-kuva julkaisusta: Bojsen-Møller J, Losnegard T, Kemppainen J, Viljanen T, Kalliokoski KK, Hallén J. Muscle use during cross country skiing evaluated by positron emission tomography. Journal of Applied Physiology, 109(6):1895-1903, 2010.