Väitöstutkimus antoi tärkeän panoksen uuden tieteenalan kehittämiseen (Väitös: FM Pasi Kankaanpää, 27.6, biokuvainformatiikka)
Turun yliopistossa tarkastettavassa Pasi Kankaanpään väitöstutkimuksessa luotiin uudenlainen tietokoneohjelmisto biolääketieteellisten kuvien täsmälliseen analysointiin. Tutkimuksessa kehitettiin myös elävien solujen kuvausmenetelmiä sekä uusia tapoja lääkkeiden ohjaamiseen kohteisiinsa. Tutkimus on herättänyt laajaa kansainvälistä huomiota, ja sillä on ollut merkittävä rooli täysin uuden tieteenalan, biokuvainformatiikan, kehityksessä.
Turun yliopiston tiedote 19.6.2014
Kun ihmisen geenit saatiin selvitettyä kymmenisen vuotta sitten, alkoi biologiassa uusi aikakausi: seuraavaksi oli selvitettävä, mitä kaikki geenit tekevät. Tätä varten on nähtävä, mitä soluissa ja kudoksissa tapahtuu, ja erilaisista kuvausmenetelmistä onkin tullut biolääketieteellisen tutkimuksen tärkeimpiä työkaluja.
– Jotta kuvista olisi hyötyä, niitä on pystyttävä analysoimaan tarkasti, mihin tarvitaan erikoistuneita tietokoneohjelmistoja, joita ei vielä kymmenen vuotta sitten ollut olemassa. Näistä tarpeista syntyi uusi tieteenala, biokuvainformatiikka, jonka on sanottu mahdollisesti jopa mullistavan koko biolääketieteen, Turun yliopistossa väittelevä Pasi Kankaanpää kertoo.
Kankaanpään väitöstutkimus on ollut yksi ensimmäisiä uuden tieteenalan kehitysaskeleita Pohjois-Euroopassa, ja tutkimuksen tärkeimpänä saavutuksena on alansa laajin tietokoneohjelmisto, BioImageXD.
– Uuden tieteenalan merkitystä kuvaa hyvin se, että viime vuonna Turun alueen hieman yli sadasta biolääketieteen tutkimusryhmästä yli 80 käytti biokuvantamismenetelmiä olennaisena osana tutkimustyötään. Turun biokuvantamisyksikkö on Suomen laajin, Kankaanpää sanoo.
Avoimen lähdekoodin ohjelmisto tarjoaa kolmiulotteisen näkymän solujen sisään
Kankaanpään johdolla kansainvälisenä yhteistyönä kehitetty BioImageXD on avoimen lähdekoodin ohjelmisto, jolla voidaan nähdä elävien solujen sisään kolmiulotteisesti.
– Ohjelmistolla voidaan esimerkiksi laskea, miten virus tai lääkeaine tunkeutuu solun sisään tai miten tehokkaasti jokin geeni toimii. Tällaiset analyysit ovat aiemmin olleet hyvin vaikeita, Kankaanpää kertoo.
Väitöstyössä kehitettiin myös menetelmiä elävien solujen kuvaamiseen laserpyyhkäisymikroskoopilla sekä käytännön sovelluksia.
– Työssä luotiin muun muassa uudenlainen menetelmä ohjata lääkeaineita sisältäviä hyvin pieniä partikkeleita haluttuihin solunsisäisiin kohteisiin. Tällaisella täsmäohjauksella voidaan lisätä lääkkeiden tehoa ja vähentää niiden sivuvaikutuksia.
Turussa kehitettyä ohjelmistoa käytetään nyt ympäri maailman
– BioImageXD valittiin julkaistavaksi alan merkittävimmän kansainvälisen julkaisun, Nature Methodsin, biokuvainformatiikan tieteenalaa käsittelevässä erikoisnumerossa. Tämä oli meille suuri kunnia, Kankaanpää sanoo.
BioImageXD-ohjelmistoa ladataan sen nettisivuilta satoja kertoja kuukaudessa, ja ohjelmistoa on käytetty yli 75 tieteellisessä julkaisussa, joita ovat tehneet tutkimusryhmät ympäri maailman. Monet biokuvainformatiikan tutkijat ovat kirjoittaneet BioImageXD:n olevan yksi tärkeimpiä alan työkaluja.
– Väitöstutkimukseni yhtenä tärkeänä tavoitteena oli edistää uuden tieteenalan, biokuvainformatiikan, kansainvälistä tunnettuutta. Tässä on onnistuttu varsinkin BioImageXD:n kautta kohtalaisen hyvin, Kankaanpää arvioi.
Sovelluksina syöpätutkimus ja lääkekehitys
BioImageXD:tä on jo sovellettu kansainvälisesti hyvin laajasti monilla eri tieteenaloilla kuten neurobiologian, geeniterapian ja virustartuntojen tutkimuksissa.
– Tietoomme on tullut, että ohjelmistolla on ollut keskeinen rooli myös muun muassa eräässä Yhdysvalloissa patentoidussa uudessa tulehdussairauksien hoitomuodossa.
Kankaanpään oman tutkimuksen sovellusalueina ovat lähinnä syöpäbiologia ja lääkekehitys. Tutkijan mukaan BioImageXD:n sovellusmahdollisuudet ovat lähes rajattomat, ja ohjelmistolla on näin merkittävää potentiaalia myös tulevaisuudessa.
Ohjelmistokehitystä ei vielä aina osata nähdä itsessään tärkeänä osana biolääketieteellistä tutkimusta. Tieteenalana biokuvainformatiikka on hyvin haasteellinen, ja virheellisiä tuloksia syntyy helposti.
– Lähitulevaisuudessa olisikin tärkeää perustaa erillisiä yksiköitä, joista tutkijat saisivat asiantuntevaa palvelua biokuvien analysointiin, Pasi Kankaanpää pohtii.
***
Perjantaina 27. kesäkuuta 2014 kello 12 esitetään Turun yliopistossa (PharmaCity, Pha1-auditorio, Itäinen Pitkäkatu 4) julkisesti tarkastettavaksi filosofian maisteri Pasi Kankaanpään väitöskirja ”Developing bioimage informatics – from microscopy to software solutions – with α2β1 integrin as a case study” (Biokuvainformatiikan kehittäminen – mikroskopiasta ohjelmistoratkaisuihin – sovellusesimerkkinä α2β1-integriini). Virallisena vastaväittäjänä toimii tohtori Rainer Pepperkok (European Molecular Biology Laboratory, EMBL, Heidelberg, Saksa) ja kustoksena professori Jyrki Heino.
FM Pasi Kankaanpää on syntynyt 1977 Vaasassa ja kirjoittanut ylioppilaaksi 1996 (IB-tutkinto) Vasa övningsskola Gymnasiumista. Filosofian maisteriksi Kankaanpää valmistui 2004 Jyväskylän yliopistosta. Väitös kuuluu biokuvainformatiikan alaan.