Tieteestä
Pienen pieni anturi, suuren suuri tehtävä Millin tuhannesosien kokoinen anturi kertoo lääkärille, toimiiko annettu hoito aivoissa. Teksti: Riikka Hopiavaara Kuvat: Iiro Immonen
A
katemiatutkija Emilia Peltola pitää kädessään anturia, jolla on tulevaisuudessa merkittävä tehtävä aivosairauksien hoidossa. Useat sairaudet, kuten masennus, krooninen kipu, Parkinsonin tauti ja epilepsia, aiheutuvat aivojen hermovälittäjäaineiden häiriöistä. Hermovälittäjäaineiden avulla solut muun muassa viestivät keskenään. Ongelmat aineiden tuotannossa aiheuttavat Parkinsonin taudissa esimerkiksi käsien vapinaa. Parkinsonin taudin ja epilepsian hoidossa on saatu hyviä tuloksia syväaivostimulaatiolla. Siinä potilaan aivoja stimuloidaan sähköisesti tuottamaan hermovälittäjäaineita, kuten dopamiinia. Jos aivoihin asennettavaan hoitolaitteeseen lisättäisiin anturi, lääkäri saisi tietää reaaliajassa, miten välittäjäaineet reagoivat annettuun hoitoon. Hermovälittäjäaineet ovat niin pieniä, että niitä ei pysty näkemään. Niinpä mikään laite ei voi tuoda niiden toimintaa silmiemme eteen, vaan tietoa pitää kerätä muulla tavoin. ”Anturin ehdoton etu olisi sen tuottaman tiedon reaaliaikaisuus. Hermovälittäjäaineet liikkuvat hyvin nopeasti solusta toiseen ja vain tosiaikaisella menetelmällä saamme tietää, miten paljon ainetta kulloinkin on. Hoidosta tulisi tehokkaampaa ja haittavaikutusten riskit pienenisivät”, Peltola kertoo. Peltola on sekä tekniikan tohtori että lääketieteen tutkija. Monitieteisestä taustasta on hyötyä tekniikkaa ja biologiaa yhdistävässä työssä. Keväällä 2019 saadun akatemiarahoituksen sekä Jane ja Aatos Erkon säätiön rahoituksen turvin hän etsii parasta mahdollista keinotekoista materiaalia hermovälittäjäainetta mittaaviin antureihin.
Kohti uusia hoitomuotoja
Hermovälittäjäaineiden pitoisuuksien lisäksi on tärkeää tietää, missä kohtaa hermovälittäjäainetta vapautuu, miten nopeasti ainetta vapautuu solusta ja miten 32 / AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 25
Akatemiatutkija Emilia Peltola etsii parasta keinotekoista materiaalia hermovälittäjäainetta mittaaviin antureihin. Tutkijat kasvattavat koekappaleiden pinnalle hiilinanoputkia ja -kuituja tai pipetoivat nanotimantteja. Nanokuidut ja -putket ovat muodostuneet grafeenista, joka on yksi hiilen muodoista. Nanotimantit ovat keinotekoisesti valmistettuja, mikroskooppisen pieniä timantteja.
nopeasti solu ottaa aineen takaisin talteen. Nykyisillä menetelmillä tätä tietoa ei saada. Mittauspaikka aivoissa vaikuttaa siihen, mitä hermovälittäjäainetta voidaan mitata. Esimerkiksi oppimiseen ja muistiin vaikuttavan hermovälittäjäaineen glutamaatin toimintaa tutkitaan erityisesti hippokampuksessa. Paikallisilla mittauksilla saadaan uutta tietoa sairauksien mekanismeista sekä aivojen ja lääkkeiden toiminnasta. Peltola uskoo, että jos mittaaminen olisi mahdollista kehomme sisällä, tutkijat voisivat kehittää uusia diagnostiikka- ja hoitomenetelmiä. ”Meillä voisi olla uusia hoitoja, jotka eivät vain hidasta sairauksia vaan pysäyttävät tai jopa parantavat ne.”
