Palkittu matemaatikko kehitti menetelmiä aggressiivisen eturauhassyövän käyttäytymisen ennustamiseen ja tutkimiseen (Väitös: DI Teemu Daniel Laajala, 16.11.2018, sovellettu matematiikka)
Eturauhassyöpä on länsimaissa miesten yleisin syöpätyyppi ja toiseksi yleisin syöpään liittyvä kuolinsyy. Etenevän tautimuodon hoitoennuste on erittäin huono. Silti alalla vallitsevat perustutkimuksen käytännöt ovat osittain vanhentuneita, mikä on herättänyt keskustelua kuluneena vuosikymmenenä. Näihin haasteisiin tarttuu Teemu Daniel Laajala, joka hyödynsi väitöskirjassaan soveltavan matematiikan ja tilastotieteen keinoja poikkitieteellisten tutkimusmenetelmien kehittämiseen.
Turun yliopiston tiedote 7.11.2018
Teemu Daniel Laajala tutki ja kehitti väitöskirjatyössään menetelmiä eturauhassyövän etenevän muodon tutkimukseen. Laajala tarkastelee tutkimuksessaan niin sanottuja esikliinisiä syöpäkasvatuskokeita, joissa ihmisestä eristettyjä syöpäsolulinjoja kasvatetaan niille epäluonnollisessa ympäristössä.
– Näitä kokeita varten kehitin menetelmiä, joilla voidaan varmistaa, että hiirissä kasvavien aggressiivisten eturauhaskasvaimien käyttäytyminen olisi mahdollisimman samankaltaista kuin sairaaloissa hoidettavien potilaiden etenevä tauti, Laajala sanoo.
Laajalan kehittämien matemaattisten mallien soveltuvuus mahdollistaa sen, että kokeet voidaan suunnitella niin, että ne edustavat kattavasti ihmisten eturauhassyöpää ja kokeista tehdyt johtopäätökset ovat siten mahdollisimman luotettavia. Lisäksi mallit mahdollistavat valmiiden tutkimusaineistojen mallintamisen ja tulkitsemisen aiempaa paremmalla tilastollisella tarkkuudella.
Laajala käsittelee myöhemmässä tutkimuksessaan potilasaineistoja sekä Turun yliopistollisesta keskussairaalasta että suurista ulkomaisista kliinisistä eturauhassyöpäkohorteista. Hän ottaa suurennuslasin alle erityisesti Prostate-Specific Antigen (PSA) -eturauhassyöpämarkkerin, jota käytetään laajalti taudin diagnostiikassa. Laajala tutkii Turun aineistossa erityisesti PSA:n hyödyllisyyttä taudin uusiutumisen ennustamisessa alkuhoitojen jälkeen, kun markkerin mitattava määrä verestä on erityisen pieni.
– Tämän jälkeen tutkin kansainvälisten suurten kontrolloitujen syöpäkokeiden potilaskohorttien avulla, mitkä erilaiset kliiniset mittarit ennustavat parhaiten potilaan selviytymistä etäpesäkkeitä lähettävässä eturauhassyövässä, joka ei enää reagoi tavallisesti annettaviin hormonipohjaisiin hoitoihin, Laajala jatkaa.
Monialainen yhteistyö tuotti menestystä kansainvälisessä data-analyysikisassa
Lähtökohtana Laajalan väitöstutkimukselle oli hänelle toistuvasti alan projekteista eteen tullut kysymys: miten suunnitella, toteuttaa ja analysoida syöpäkasvatuskokeita paremmin? Tutkimuksessaan Laajala päätyi miettimään ratkaisuja yhteistyössä biologien ja lääkärien kanssa. Tavoitteena oli tarttua haasteisiin, joita soveltavat matemaatikot, biologit sekä esikliiniset ja kliiniset tutkijat ovat aiemmin yrittäneet ratkaista erikseen.
Tutkimus huipentui Laajalan koordinoiman monialaisen tutkimusryhmän voittoon arvostetussa DREAM 9.5 mCRPC Challenge -data-analyysikilpailussa, johon osallistui yli 50 joukkuetta ja satoja tutkijoita ympäri maailmaa sekä huippuyliopistoista että yksityiseltä sektorilta.
Laajalan kehittämä aggressiivisen eturauhassyövän selviytymistä ennustanut malli julkaistiin vuonna 2017 arvostetussa Lancet Oncology -lehdessä, mikä taas johti lukuisiin monikansallisiin yhteistyöprojekteihin.
– DREAM-kisan kliiniseen käyttöön tarkoitetun mallin kehitys ei olisi onnistunut ilman laajaa osaamispohjaa kyseisessä sovelluskohteessa tai ilman koko kisajoukkuettamme, jossa oli mukana alan asiantuntijoita lääketieteestä, soveltavasta matematiikasta ja tilastotieteestä, koneoppimisesta ja tietotekniikasta, sekä biologian alalta, Laajala kertoo.
Tutkimus sai lisäksi huomiota Turun yliopiston ja Åbo Akademin yhteisen Turun biotekniikan keskuksen vuoden parhaana julkaisuna ja sille myönnettiin vuonna 2018 Elias Tillandz -palkinto.
Optimoitavaa kymmenen miljardin euron edestä
Laajalan tekemä tutkimus osuu erittäin tärkeään ajankohtaan, sillä kansainvälisestikin vain noin yksi kymmenestä esikliinisen perustutkimuksen löydöksestä syöpälääketieteessä johtaa lupaavan alun jälkeen turvalliseen ja toimivaan lääkeaineeseen.
– Nyrkkisääntönä on pidetty, että yksi onnistunut syöpälääke joutuu kattamaan yhdeksän pitkälle edenneen mutta loppuvaiheessa epäonnistuneen projektin kustannukset. Jotta voidaan kehittää turvallinen ja mahdollisimman tarkkaan juuri kyseisen syövän mekanismeihin tähtäävä lääkeaine, perustutkimuksen varaan rakennetun perustan täytyy olla kunnossa. Muutoin lopulliseksi hintalapuksi muodostuu karkeasti arvioiden noin kymmenen miljardia euroa. Matemaatikon vinkkelistä menetelmiä on nyt viilattu paremmaksi ja julkaistu yleiseen käyttöön, ja toivottavasti hyödyt nähdään lähivuosina, Laajala toteaa.
Laajala painottaa, että yliopistojen tekemän perustutkimuksen rooli on edelleen kriittisen tärkeä, vaikka syöpälääkekehityksen tekeekin pääasiassa yksityinen sektori.
– Perustutkimuksen luotettavuus on nostettu esiin alan kannanotoissa, sillä löydökset luovat pohjan kaikille sovelluskohteille ja tarkemmalle tutkimukselle. Lisäksi yliopistojen tutkimus ohjaa hoitokäytäntöjä – esimerkiksi kehittämäni malli toimii apuvälineenä potilaan hoitoennusteen arvioinnissa ja voi vaikuttaa siten suoraan hoitokäytäntöihin. Lisäksi mallin kehityksen yhteydessä löydetyt tärkeät kliiniset tekijät ja niiden keskinäiset yhteisvaikutukset auttavat sairaaloita tarkempaan ja yksilöidympään potilaiden hoitamiseen ja ymmärtämään aiempaa paremmin kuolemaan johtavaa aggressiivista eturauhassyöpää, Laajala lopettaa.
***
DI Teemu Daniel Laajala esittää väitöskirjansa Modeling and Prediction of Advanced Prostate Cancer julkisesti tarkistettavaksi Turun yliopistossa perjantaina 16.11.2018 klo 12:00 (Turun yliopisto, Natura, luentosali X, Turku).
Vastaväittäjänä toimii apulaisprofessori Manuela Zucknick (Oslon yliopisto, Norja) ja kustoksena professori Tero Aittokallio (Turun yliopisto). Tilaisuus on englanninkielinen.
DI Teemu Daniel Laajala on syntynyt vuonna 1987 ja kirjoitti ylioppilaaksi Salon lukiossa vuonna 2006. Laajala suoritti korkeakoulututkintonsa (DI) Aalto-yliopistossa vuonna 2012. Väitöksen alana on sovellettu matematiikka. Laajala toimii tutkijana Turun yliopistossa, Helsingin molekyylilääketieteen instituutissa (FIMM) sekä University of Colorado Denverissä.
Väittelijän yhteystiedot: p. 0400 842 893, teelaa@utu.fi
Väittelijän kuva: https://apps.utu.fi/media/vaittelijat/teemu-daniel-laajala.png
Väitöskirja on julkaistu sähköisenä: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-29-7444-3