Sähkövirran avulla 3D-kuvia elävistä näytteistä – DI Mari Lehti-Polojärvi väittelee impedanssitomografiasta

Miten nähdä elävien biologisten näytteiden sisään? Tämä on yksi biolääketieteen isoimmista haasteista, oli sitten kyse potilaista tai kudosteknologisista näytteistä. Ultraääni ja röntgen ovat monelle tuttuja, mutta solutason tarkkuudelle yltävät menetelmät ovat vielä haaste. DI Mari Lehti-Polojärvi hyödyntää sähkövirtaa biologisten näytteiden kuvantamisessa. Sen avulla voidaan tutkia mm. solujen eheyttä kolmiulotteisesti.

Teksti: Miina Björninen, kuva: Ella Lampela

 

Sähkötekniikalla opiskellut DI Mari Lehti-Polojärvi innostui diplomityönsä myötä tutkimuksesta Jari Hyttisen (Prof.) johtaman Laskennallisen biofysiikan ja kuvantamisen ryhmässä (CBIG). Hyttisen lisäksi Lehti-Polojärven ohjaajana toimi Edite Figueiras.

”Oli yksinkertaisesti hyvä meininki ja kiinnostava aihe. Tuntui kivalta jäädä jatkamaan tutkimusta diplomityön jälkeen”

Lehti-Polojärven tutkimus on liittynyt tiiviisti impedanssiin eli sähkönjohtavuuteen perustuvaan kuvantamismenetelmään, jolla voidaan kuvata kolmiulotteisesti eläviä solunäytteitä. Isoin haaste lääketieteellisessä kudoksessa on ”nähdä” elävien näytteiden sisään. Äärimmäinen esimerkki tässä on kokonainen ihmiskeho, mutta mm. Monikudosmallintamisen huippuyksikön kudossirujen sisällä olevat keinotekoiset elävät kudokset kaipaavat jatkuvaa kehitystä 3D kuvantamisen alueella.

Miksi juuri impedanssi kuvantamismenetelmänä?

”Tuttu impedanssiin perustuva menetelmä monelle voi olla kehonkoostumusmittaus.” Lehti-Polojärvi avaa.

”Impedanssi on herkkä muutoksille, jotka vaikuttavat sähkövirran kulkuun, esimerkiksi solukalvojen kunnolle. Laitteiston saa pieneen kokoon, näytteet eivät tarvitse väriaineita ja impedanssin välityksellä on turvallinen kuvata. Lisäksi se on halpa – ainakin moniin muihin menetelmiin verrattuna.” Lehti-Polojärvi naurahtaa.

Lääketieteellisissä 3D-kuvantamislaitteissa voidaan usein puhua sadoista tuhansista ja yllättävät laiterikot aiheuttavatkin tutkimukselle harmillisia pullonkauloja.

Miten pitkälle diplomi-insinööriopinnot auttoivat väitöstutkimuksessa?

Lääketieteellistä tekniikkaa pääaineenaan opiskellut Lehti-Polojärvi arvostaa DI opintojen luomaa pohjaa mutta väitöstutkimusta ei turhaan kutsuta opiskeluksi.

”Kyllähän siinä oppi valtavasti uutta koko ajan. Laboratoriotöistä minulle ei juurikaan ollut kokemusta DI ajoista.” Tutkimuksessa laboratoriotyöt olivat arkipäivää.

Muina tärkeimpinä oppeina Lehti-Polojärvi kuvaa impedanssitomografian ymmärtämisen, moninaiset data-analyysit ja ymmärryksen kudosteknologiasta.

”Erityisesti Janne Koivisto (TkT) ja Minna Kellomäki (Prof.) antoivat arvokasta ymmärrystä kudosteknologian alalta, mikä auttoi pääsemään työssä alkuun. Jannen kautta sain myös soluja kuvantamista varten. ”

Myöhemmin myös muiden Monikudosmallintamisen huippuyksikön tutkijoiden antamat solunäytteet auttoivat kehittämään kuvantamismenetelmää.

Tutkijavaihto Tallinnan teknillisellä yliopistolla oli tärkeä jakso mittalaitteen viimeistelyssä.

Ei opaskirjaa

Väitöstutkijan tärkeimpinä ominaisuuksina Lehti-Polojärvi listaa oma-aloitteisuuden, halun oppia uutta ja yhteistyökyvyn.”

”On ollut vain mukava tehdä yhteistyötä. Haastavinta oli se, että tähän hommaan ei ole mitään opaskirjaa. Täytyy itse tietää, mikä on seuraava askel ja koska sen ottaa. Muutenhan yhtä työn osa-aluetta voisi hioa vaikka kaksi vuotta.”

Lehti-Polojärvi kokee, että hän sai rauhassa keskittyä työhönsä, jonka aloitti jo vuonna 2015. Matkan varrella hänen onnistui hakea lukuisia henkilökohtaisia apurahoja.

”Välillä sai kyllä jännittää, jatkuuko rahoitus.”

Nyt Lehti-Polojärvi kuitenkin kokee, että väitöskirjatyön tekeminen on ollut hyödyllistä, sillä se avaa enemmän mielenkiintoisia mahdollisuuksia.

Mitä seuraavaksi?

Lehti-Polojärvi toivoo, että työt jatkuvat nykyisen kaupallistamishankkeen jatkona, joko spin-offina tai akatemiassa. Yksi asia on ainakin päätetty.

”Kumpikin käy, akatemia tai yritysmaailma kunhan työ on kiinnostavaa.”

 

Laajempi kuvaus DI Mari Lehti-Polojärven väitöstyöstä ja linkki väitökseen täällä. Väitös on suomeksi.