SuomeksiEnglanniksi
Annales Universitatis Turkuensis

Developing bioimage informatics – from microscopy to software solutions – with α2β1 integrin as a case study

Kankaanpää Pasi

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.

Väitöskirja on englanninkielinen.

Tuotenumero:9789512957835
Ulkoasu:nid.
Tekijä:Kankaanpää Pasi
Laajuus:129 s.
ISBN:9789512957835
Julkaisuvuosi:2014
Sarja:AI osa 491
15,00 €
(sis. ALV 10%)


13,64 €
(ALV 0%)
Määrä: kpl