ESITTELYSSÄ

Vuonna 2021 perustetun Kansallisen Neurokeskuksen Kuopio Brain & Mind-alueverkoston toiminta edistää aivoterveyttä monialaisella ja potilaslähtöisellä yhteistyöllä. Kuopio Brain & Mind -alueverkoston tavoitteena on lisätä ja helpottaa yhteistyötä Itä-Suomen yliopiston ja Pohjois-Savon hyvinvointialueen sekä aivoterveyden parissa työskentelevien yritysten välillä ja edistää itäsuomalaisen huipputason monialaisen neurotieteen menestystä.

Mitä Kuopio Brain & Mind-verkostossa tapahtuu ja keitä verkostossa työskentelee?

Esittelyssä Itä-Suomen yliopiston A.I. Virtanen-instituutissa työskentelevä biolääketieteellisen kuvantamisen professori Olli Gröhn.

Jo nuorena Olli oli kiinnostunut luonnontieteistä ja erityisesti sen matemaattis-luonnontieteellisestä puolesta. Molekyylibiologia ja geeniteknologia olivat tuolloin uusia nousevia aloja, ja hän päätyi opiskelemaan biokemian ja geeniteknologian pääainetta Kuopion yliopistoon. Opintojen edetessä Olli huomasi, että hän nautti kuitenkin jopa enemmän perinteisimmistä luonnontieteistä kuten kemiasta ja erityisesti fysikaalisesta kemiasta ja sen soveltamisesta.

Opintojensa ohella Olli työskenteli kesäisin tutkimusapulaisena kemian laitoksella ja pääsi tutustumaan NMR-tekniikkaan (magneettikuvauksen taustalla oleva molekyylien rakennetutkimuksen perusväline), joka perustuu kiehtovaan kvanttimekaniikan teoreettiseen taustaan. Käännekodan Ollille voidaan sanoa tulleen, kun professori Risto Kauppinen teki ensimmäisenä Suomessa biologista NMR-tutkimusta samalla Kuopion Yliopiston Kemian laitoksella, jossa Olli toimi tutkimusapulaisena. Risto mittasi elävistä aivoleikkeistä metabolista signaalia ja Olli kiinnostui mahdollisuuksista yhdistää kiehtova NMR tekniikka ja biologiset kysymykset.

Kun Olli valmistui maisteriksi vuonna 1996, silloisesta Kuopion yliopiston biokemian koulutusohjelmasta, professori Risto Kauppinen etsi väitöskirjatutkijaa projektiin, jossa ensimmäisenä Suomessa alettiin tehdä kokeellista pre-kliinistä magneetti-kuvaustutkimusta. Olli päätti ottaa haasteen vastaan ja hypätä varsinaisen tutkinnonalansa ulkopuolelle. Hän hankki lisäosaamista väitöskirjatutkimuksensa aikana ja ponnisti biokemian taustalta alalle, jossa nykyisin useimmiten fyysikot työskentelevät. Olli kertookin yrittäneensä pakottaa itsensä nousevalle alalle geeniteknologiaan, mutta veri veti kovemman luonnontieteen pariin. Vuonna 2000 Olli teki väitöskirjan magneettikuvauksesta (Magnetic Resonance Imaging of Acute Ischemia) ja valmistui Biolääketieteellisen NMR:n Tohtoriksi.

Monitieteellinen yhteistyö 

Professori Risto Kauppisen kansainvälisten kontaktien kautta Olli päätyi väitöskirjatutkimuksensa jälkeen PostDoc-tutkijaksi Minnesotan yliopistoon Center for Magnetic Resonance-tutkimuskeskukseen (CMRR on yksi maailman johtavista magneettikuvauksen kehittämiseen erikoistuneista tutkimuslaitoksista). Näin sai alkunsa tähän päivään saakka kestänyt yhteistyö mm tutkijatohtorivaiheen ohjaajan Professori Michael Garwoodin,  sekä samoihin aikoihin tutijatohtorivaiheessa olleiden Professori Shalom Michelin ja  Silvia Mangian kanssa. CMRR:ssä Olli pääsi kehittämään MRI osaamistaan maailman huippuosaajien kanssa.

Minnesotan Post Doc-tutkimuskautensa jälkeen Olli palasi Kuopioon ja päätyi täyttämään tyhjiön, jonka professori Risto Kauppisen lähtö Englantiin oli jättänyt. Pian Olli huomasi olevansa varsin nuorena Post Doc-tutkijana kuvantamisen senioritutkijan asemassa, miljoonaluokan laitteistoista vastaavana tutkimusryhmän vetäjänä A.I. Virtanen-instituutissa. Olli kertookin tilanteen aikanaan olleen ”ui tai uppoa”-tyylinen, mutta jälkiteen mietittynä upea ja onnistunut mahdollisuus.

Tänä päivänä Ollin omassa tutkimusryhmässä työskentelee 12 tutkijaa, mutta toiminnasta versoneessa laajemmassa kuvantamiseen keskittyneessä monitieteellisessä kuvantamisyhteisössä noin 50 tutkijaa.  Fokus on menetelmäkehityksessä, mutta sovellusalueet Ollin tutkimuksessa löytyvät neurotieteiden puolelta. Vuonna 2009 Ollin urapolku täydentyi biolääketieteellisen kuvantamisen professuurilla.

Olli toimii myös Kuopion biolääketieteellisen kuvantamisen yksikön (Kuopio-BIU) johtajana, jossa tarjotaan tutkimuksen ja kuvantamisen avoimen pääsyn periaatteella toimivia kansainvälisen tason palveluita: ”Toimintamme käynnistyi kansallisella tasolla 2000-luvun alussa ja nykyään siihen osallistuu kaikkiaan 6 tutkimusryhmää Itä-Suomen yliopistosta. Tarjoamme kansainvälisesti mittavan laitekannan, tilat ja osaamisen akateemisen tutkimuksen ja elinkeinoelämän toimijoiden käyttöön. Neurotieteellisen kuvantamisen ohella teemme tiivistä yhteistyötä muun muassa sydän- ja verisuonitautien, syöpä- ja nivelrikko tutkijoiden kanssa.”

Yksikön infrastruktuurin rakentaminen ja ylläpito rahoitushakuineen onkin Ollin työarkea. Juuri myönnetty noin 3 M€ FIRI-rahoitus uuden magneettikuvauslaitteen hankintaan onkin iso asia tulevaisuuden kannalta. Laitteet ovat kalliita, mutta pitkäikäisiä. Edellisten laitteiden elinkaari on päivityksillä ollut keskimäärin yli 20 vuotta. Näin taataankin, että kuvantamistutkimus jatkuu pitkälle tulevaisuuteen ja kuvantamisen palvelut ovat käytettävissä niin Itä-Suomen yliopistolle kuin kansallisessa- sekä eurooppalaisessa tutkimus-toiminnassa.

Olli toimii tutkimusryhmänsä johtajana, ohjaajana ja kouluttaa seuraavan sukupolven tutkimustyön ohjaajia. Työnsä intohimon ja sydämen hän kertoo olevan tekniikan kehityksessä, innovoinnissa. Samalla muistaen, että uuden tekniikan kehittämisen onnistuessakin, todellinen vaikutus tutkimukselle ja uudelle tekniikalle tulee vasta, kun ne yhdistyvät käytännön sovelluksiin. Sovelluksia varten tarvitaan vahvoja yhteistyö-kumppaneita, kuten esim. neurotieteiden tutkimusyhteisöä (NEURO-RC), josta löytyy huippuluokan tekijät yhteistyöhön tekniikan viemiseksi seuraavalle tasolle. Ollin sanoin parhaiten homma toimii, kun osaat oman juttusi mahdollisimman hyvin ja teet yhteistyötä parhaiden oman alansa osaajien kanssa. ”Epämukavuus- alueelle menoa vaaditaan, kun aloittaa työskentelyn täysin eri alan ihmisten kanssa – usein vaaditaan aikaa yhteisen kielen löytymiseen, mutta aina se on tähän asti onnistunut” Olli kertoo.

Tutkimustoiminnan rahoituksen hakemiseen, josta hän kertoo nykyään jopa nauttivansa, kuuluu oleellisena osana jonkin täysin uuden, realistisen idean keksiminen. Rahoituksen saamisen jälkeinen aika eli varsinainen uuden idean käytäntöön saattaminen vaatii vuosien työn ongelmanratkaisuineen. Joskus saman innostustason säilyttäminen voikin olla haastavaa. Toki ensimmäisenä maailmassa alan uuden idean keksiminen ja käytäntöön saanti palkitsee lopulta.

Olli kertoo tutkimusryhmänsä tehneen asioita tyypillisesti vähän eri tavalla kuin muut, jopa oudosti. He ovat pyrkineet erottumaan valtavirrasta, jossa on aina myös suurin kilpailu ja tekeminen tapahtuu suurella volyymillä. ”Nyt ihan viime aikoina on käynyt niin, että meidän tekemisemme vanavedessä kulkeekin tunnettuja alansa ammattilaisia ja huomaamme, että välillä me olemme se, ketä seurataan eikä toisinpäin. Jotain olemme siis tehneet oikein”.

Tutkimukset, hankkeet

Ollin tutkimusryhmän pääfokus on tällä hetkellä uuden häiriöttömän ja hiljaisen aivojen toiminallisen magneettikuvantamismenetelmän (fMRI) kehitystyössä. Tähän ryhmä on saanut kaksi Yhdysvaltojen terveysviraston NIH:n rahoitusta yhdessä Minnesotan yliopiston kanssa. Menetelmä voi avata uusia mahdollisuuksia esimerkiksi käyttäytymis- ja unitutkimukseen sekä selkäydinvaurioiden, hermoston rappeumasairauksien ja kiputilojen tutkimukseen.  Menetelmäkehitys onkin avannut jo uusia soveltavampia neurotieteen projekteja.

Suomen akatemian rahoittamana tutkitaan yhdessä Apulaisprofessori Miriam Nokian kanssa muistijäljen unenaikaista vahvistumista ja professori Heikki Tanilan kanssa muistihäiriöiden mekanismeja.

Suomen akatemia on rahoittanut myös menetelmäkehityksestä versoneen Petteri Stenroosin Akatemian hankkeen, jossa mitataan kehitetyllä menetelmällä masennukseen liittyviä vuorovaikutushäiriötä. Sigrid Juselius rahoittaa hanketta, jossa uutta fMRI menetelmää sovelletaan aivojen stimulaation kanssa Alzheimerin taudin tautimallissa.  ”Aivojen ja selkäytimen fMRI:tä sisältävä kiputukimus ollaan aloiteltu yhteistyössä yritysten kanssa ja sitä ollaan jatkamassa isomman yhteishankeen kautta. Mikään näistä projekteista ei olisi ollut mahdollista perinteisellä fMRI menetelmillä”.

Esimerkki monitieteisestä yhteistyöstä on Ollin johtama kolmevuotinen Jane ja Aatos Erkon säätiön rahoittama (1,5 milj. €) tutkimusprojekti, jossa Kuopion yliopistollisen sairaalan (KYS) ja A.I.Virtanen-instituutin (AIVI) yhteistyössä pyritään parantamaan epilepsiapotilaiden ennustetta ja leikkaushoidon tarkkuutta. Uusilla Kuopio-BIUssa kehitetyillä tai validoiduilla magneettikuvausmenetelmillä mitataan epilepsiapotilaita KYS:ssä ennen epilepsialeikkausta ja leikkauksessa poistettua kudosta tutkitaan monipuolisesti usean AIVI:n tutkimusryhmän voimin, myös kuvantamisen avulla. Näin pystytään ymmärtämään paremmin, miten magneettikuvauksessa näkyvät muutokset liittyvät kudoksen rakenteellisiin, toiminnallisiin ja molekulaarisiin muutoksiin. Saatua tietoa voidaan puolestaan käyttää magneettikuvausmenetelmien kehitystyössä.

Tulevaisuus

Olli kertoo, että aikaisemmin esim. biomarkkerikehitystä tehtiin paljon koe-eläinmalleissa, ja BIU:n laitteita ja peruskuvantamismenetelmiä käytettiin paljon. Jatkossa, isossa kuvassa koe-eläinmallien merkitys on pienenemässä, ja tutkimuksissa siirrytään enemmän kohti ihmisperäisiä kudos- ja soluviljelymalleja. Vastaavasti painopiste BIU:n toiminnassa on siirtynyt yhä enemmän kuvantamismenetelmien kehitystyöhön. Yhteistyötä tehdään toisella reunalla esim. Fysiikan ja matematiikan laitoksen kanssa, jossa asiantuntijat keskittyvät puhtaasti matematiikkaan ja esim. kuvanmuodostuksen algoritmeihin. Toisella reunalla on yhteistyö Kuopion yliopistollisen sairaalan kanssa, menetelmien siirtyessä potilastutkimuksiin. Tämä vaatii kuitenkin vielä kehitystä, sillä sairaalamaailman laitteistot ovat varattuina pääasiassa kliinisessä potilastyössä. ”Tulevaisuudessa toivoisin, että voisimme löytää ratkaisuja, joiden avulla pystyisimme vieläkin paremmin siirtämään teknistä kehitystä ihmiskäytössä oleviin magneettilaitteistoihin ja sitä kautta kohtuullisella nopeudella kliiniseen käyttöön potilaiden hyväksi. Yhteistyö ja keskustelut tiimoilta ovat käynnissä ja tavoitteena olisi saada uuttaa ulkoisesti rahoitettua laitekantaa, josta voidaan lähtökohtaisesti allokoida aikaa myös tutkimustyölle kliinisen potilastyön lisäksi.

Kuopion ehdoton vahvuus on se, että yhteistyö toimii tällä hetkellä yli rajojen – yliopistossa yli tiedekuntien kuin myös yliopistosta sairaalapuolelle, tietyin haastein. Jos jotain voisi vielä toivoa, olisi se, että edelleen ajoittain esille tuleva turha rajojen rakentaminen unohdettaisiin. Aika ajoin joudumme kilpailemaan toki samoista resursseista. Mutta isossa kuvassa olisi hyvä muistaa, että varsinaiset kilpailijat ovat maailmalla, ei meidän yhteisöissämme. Kaikista hedelmällisimmät asiat tutkimuksessa tapahtuvat rajapinnoissa, ei omissa karsinoissa” Olli kertoo.

Olli näkee itsensä nykyisessä työssään myös jatkossa, hän nauttii työstään – suurimmalta osin. Olli onkin sanonut ”Jos tulee 3 viikkoa etten innostu mistään, silloin vaihdan alaa. Mutta tilannetta ei vielä tähän päivään mennessä ole eteen tullut. Meidän toimintamme perusajatuksena on vapaus ideoida. Upea porukka vetää myös johtajansa mukaansa, vaikea kuvitella, että viihtyisin missään muussa työssä näin hyvin. Ja huom, tämä ei tarkoita sitä, etteikö joskus aina ottaisi todella kovaa päähän.” Olli naurahtaa humoristiseen tyyliinsä. Ollin innostuneisuus oman asiantuntija-alansa innovointiin, uuden luomiseen ja moniammatilliseen yhteistyöhön on käsinkosketeltavaa. Ei siis ole ihme, että hänen johtamansa tutkimusryhmä on ollut koossa jo reilusti yli 20 vuotta ja toiminta jatkuu vahvana.

Lisätietoa

olli.grohn@uef.fi

Kuopio Brain & Mind on osa Kansallisen Neurokeskuksen tutkijaverkostoa.  Lisätietoa verkostostamme löydät osoitteesta https://neurocenterfinland.fi/ 

Twitter: @kuo_brain_mind 

LinkedIn: https://www.linkedin.com/company/kuopio-brain-mind

Verkkosivut: https://sites.uef.fi/kuopiobrainandmind/