Pääsimme kesän korvilla tapaamaan kahta liikehäiriösairauksien tutkijaa, apulaisprofessori Juho Joutsaa Turun yliopistosta sekä tohtori Daniel Corpia Deakin yliopistosta Australiasta. He ovat yhdistäneet voimansa ja tutkivat dystoniaa uudenlaista aivoverkostoanalyysiä ja aivostimulaatiomenetelmiä (DBS, TMS) hyödyntäen.

Tutkijat tapasivat vuonna 2016 Harvardin yliopistossa, kun molemmat työskentelivät siellä vierailevina tutkijoina. Yhteistyössä Harvardin professori Michael D. Foxin kanssa he kehittivät uutta lähestymistapaa liikehäiriösairauksien tutkimuksiin hyödyntäen verkostoanalyysia. Juho ja Daniel ovat kansainvälisesti arvostettuja tutkijoita ja saaneet useita palkintoja tutkimustyöstään mukaan lukien Juholle myönnetty Duodecim seuran nuoren tutkijan palkinto, joka annetaan joka toinen vuosi vain yhdelle lääketieteen tutkijalle, ja Danielille myönnetty nuoren neurotieteen tutkijan palkinto.

Tutkijanuran alkutaipaleella

Juhon ura neurologian erikoislääkäriksi ja tutkijaksi on ollut monivaiheinen. Hän aloitti opintonsa matematiikan parissa, kiinnostui lääketieteestä ja päätti vaihtaa alaa. Neurologian erikoisala alkoi kiinnostaa nuorta lääkäriä kesätyön kautta. Juho ei ollut vielä lääkäriopintojensa aikana varma haluaisiko keskittyä potilastyöhön vai tutkimukseen.

”Jo lääkäriopintojeni aikana pidin tutkimusta yhtenä vaihtoehtona. Viimeistään post-doc vierailuni aikana Harvardissa, kun olin kaikkien niiden uusien hienojen löytöjen keskellä, tajusin, että tutkimus on sitä mihin haluan syventyä, pohtii Juho.”

Nykyään hän tekee tutkimusta suurimman osan työajastaan ja potilastyötä myös jonkin verran tämän päälle. Potilastyön avulla hän näkee mitkä ovat keskeiset haasteet neurologisten potilaiden hoidossa ja kuntoutuksessa. Tutkimus on kuitenkin tärkeää, koska Joutsa kokee, että hän haluaa selvittää näiden monimutkaisten neurologisten sairauksien alkuperää ja kehittää niiden hoitoa. Molemmat roolit siis tukevat hyvin toisiaan, mutta toisaalta myös vievät paljon aikaa toisiltaan.

Juho on neurologina ollut jo pitkään kiinnostunut liikehäiriösairauksista ja Harvardissa hän pääsi maailmankuulun kuvantamiskeskukseen mukaan opiskelemaan aivostimulaatiomenetelmien ja aivokuvantamisen yhdistämistä. Keskus, jossa hän työskenteli, on tunnettu siitä, että he ovat keksineet toiminnallisen magneettikuvantamisen, joten Juho pääsi oppimaan aivokuvantamismenetelmiä varsin hyvässä seurassa.

Danielin tausta on puolestaan aivostimulaatiomenetelmissä, ja hänellä on asiantuntemusta erityisesti aivojen magneettistimulaatiosta (TMS). Daniel ei erityisesti suunnitellut tutkijanuraa, mutta kiinnostus erityisesti neurotieteitä kohtaan alkoi syntyä pikkuhiljaa opiskelujen aikana. Vaikka hän ei unelmoinut tutkijan urasta lapsena, hän pitää nykyistä työtään unelmatyönä.

”Opiskelin liikuntafysiologiaa ja muutama kurssi käsitteli liikkeiden säätelyä aivoissa. Tässä vaiheessa kiinnostus neurotiedettä kohtaan heräsi ja aloin kiinnostumaan eritysesti liikehäiriöistä, muistelee Daniel.”

Dystonian aivoperustan jäljillä

Daniel oli mukana tohtori Michael D. Foxin vetämässä hankkeessa, jossa lähdettiin selvittämään servikaalisen dystonian aivoperustaa. Hän tarvitsi mukaan aivokuvantamisen osaajan, joten Juho liittyi tässä kohtaa mukaan samaan projektiin. Dystonian alkuperä aivoissa oli tähän asti tuntematon. Joskus dystonia voi aiheutua paikallisesta aivovauriosta, kuten aivoinfarktista. Aivovaurioiden aiheuttama dystonia on kuitenkin niin harvinainen, että tällaisen potilasryhmän kerääminen olisi mahdotonta. Tämän vuoksi ryhmä hyödynsi aiempia tutkimuksia aivovaurion aiheuttamasta dystoniasta lähtöaineistonaan ja tämän jälkeen varmisti löydöksensä vertaamalla dystoniapotilaiden ja terveiden verrokkien aivojen toimintaa toiminnallisella magneettikuvantamisella. He havaitsivat, että samojen aivoverkostojen toiminta oli poikkeavaa sekä aivovaurion aiheuttamassa että idiopaattisessa dystoniassa. Dystonian aivoverkoston keskeisimmiksi alueiksi paljastuivat tuntoaivokuori ja pikkuaivot. Tutkimustulokset julkaistiin vuonna 2019 Brain -tiedelehdessä, joka on yksi arvostetuimpia neurologian ja neurotieteen alan tiedelehtiä.

”Näiden tulosten perusteella on mahdollista kohdentaa magneettistimulaatiohoito oikeaan kohtaan aivoissa. Sen jälkeen jää vielä päätettäväksi monia muita hoidon kannalta tärkeitä seikkoja, kuten tulisiko aivoalueiden toimintaa hillitä tai kiihdyttää, pohtii Juho.”

“Tämän tutkimuksen tuloksena löysimme aivokuorelta kohdan, jonka stimuloiminen onnistuu TMS menetelmää käyttäen. Seuraava looginen askel on kohdentaa hoito tähän tuntoaivokuoren alueelle, iloitsee Daniel.”

Daniel ja Juho ovat selvittäneet myös muiden dystoniatyyppien alkuperää aivoissa ja huomanneet, että aivoverkostot vaihtelevat dystoniatyypistä toiseen. Tulokset julkaistiin tänä kesänä jälleen neurologian arvostetuimmilla foorumeilla, tällä kertaa Neurology -tiedelehdessä (DOI: 10.1212/WNL.0000000000201042).

Uusi dystonia tutkimus Turkuun

Harvardin vuosien jälkeen Joutsa perusti oman tutkimuksensa Turussa vuonna 2018. Tarkoituksena oli selvittää magneettistimulaation vaikutuksia aivoissa PET-kuvauksen avulla. Tällöin Corp tuli ensimmäistä kertaa Suomeen, sillä Joutsa tarvitsi tutkijaystävänsä apua uuden TMS-laitteiston pystyttämisessä.

Tutkimuksessa selvitettiin, miten TMS-menetelmällä voidaan aktivoida tutkijakaksikon jo aiemmin tunnistamaa servikaalisen dystonian aivoverkostoa. Tämän vuoden helmikuussa tutkimuskäynnit saatiin valmiiksi, ja nyt kaksikko analysoi kerättyä dataa.

“Pystymme jo sanomaan, että aivoalueilla, joihin kohdistamme TMS hoidon, näkyy aktivaatiota, eli olemme oikeilla jäljillä. Paljon muuta en voi tässä kohtaa sanoa. Kestää pitkän aikaa ennen kuin olemme saaneet koko datan analysoitua ja sen jälkeen pohdimme mitä tulokset käytännössä tarkoittavat, tiivistää Juho.”

Tutkimuksesta hoitoon

Dystonian osalta kaivataan kipeästi uusia hoitoja. Juhon ja Danielin tutkimukset näyttävät loistavasti suuntaa uusille kajoamattomille hoitomuodoille. Tutkimus on kuitenkin pitkäjänteistä työtä eikä vielä TMS ole kliinisessä käytössä dystonian hoidossa.

”Dystonian hoidon kehittäminen on hyvä esimerkki siitä, kuinka pitkä matka tutkimuslöydöksistä hoitoon on. Löysimme selkeän hoitokohteen jo viitisen vuotta sitten, mutta tämän jälkeen on tehtävä vielä monia tutkimuksia ennen kuin pystymme osoittamaan hoidon mahdolliset hyödyt ensin pienillä pilottitesteillä ja lopulta isoilla kliinisillä kokeilla. Kaikki tämä vaatii aikaa ja rahoitusta, Juho pohtii.”

Daniel on parhaillaan aloittamassa kliinistä tutkimusta Australiassa, jossa hän aikoo hoitaa dystonia potilaita Turussa testatulla protokollalla. Tutkimus on laatuaan ensimmäinen maailmassa. Tämä piti aloittaa jo kaksi vuotta sitten, mutta korona on lykännyt tutkimuksen aloittamista.

”Meillä on selkeä aukko dystonian hoidossa: yleisimmin käytetyn botuliinitoksiinipistoshoidon ja vaikeimpiin tilanteisiin käytettävän aivoleikkausta vaativan syväaivostimulaatiohoidon välillä on vähän hyviä vaihtoehtoja. Useinkaan potilaiden oireet eivät ole tarpeeksi vakavia, jotta he olisivat sopivia syväaivostimulaatiohoitoon, mutta toisaalta botuliinitoksiini ei välttämättä auta tarpeeksi oireiden kanssa. Tämän vuoksi potilaat ovat hyvin kiinnostuneita tutkimuksesta ja tulevat mielellään mukaan tähän uuteen tutkimukseen, Daniel kertoo.”

Liikehäiriösairauksien osalta potilaiden oireet vaihtelevat paljon, ja tulevaisuuden suunta on hoitaa yksilöllisesti oireita, ei tiettyä sairautta. Muun muassa Parkinson taudin ja essentiaalisen vapinan oireita helpottaa sama syväaivostimulaatiohoito, eli jokaiselle neurologiselle oireelle tulisi löytää oma paikkansa aivoista, johon sitten voidaan hoito kohdistaa. Parantavia nämä uudetkaan hoidot eivät ole. Vaikka Huntingtonissa tiedämme mistä geenivirheestä sairaus johtuu, parantavaa hoitoa tautiin ei ole löydetty. Oireiden poistaminen on kuitenkin avainasia potilaiden elämänlaadun parantamisessa.

”Parkinsonin tauti on hyvä esimerkki siitä, kuinka tehokkaita oireidenmukaiset hoidot voivat olla elämänlaadun parantamisessa, pohtii Juho.”

Tulevaisuuden tuulia

Juhon tutkimusryhmällä on parhaillaan meneillään myös hanke, jossa he keräävät omaa leesioaineistoaan aivoverkostoanalyysejä varten Varsinais-Suomen sairaanhoitopiiristä. Käytettävissä olevien leesioaineistojen rajallisuus vaikeuttaa menetelmän hyödyntämistä, joten nyt kerättävä aineisto tuo paljon uusia mahdollisuuksia tutkia eri neurologisten ja psykiatristen sairauksien alkuperää aivoissa. Aivoinfarktin saaneet potilaat rekrytoidaan tutkimukseen suoraan sairaalasta. Turussa hoidetaan noin 1000 infarktipotilasta vuosittain ja heistä arvioidusti n. 400 saadaan mukaan tähän tutkimukseen vuosittain. Tarkoitus on kerätä aineistoa noin 3 vuoden ajan ja potilaiden oireita seurataan säännöllisesti.

”Aiemmin selvitimme aivoverkostoanalyysiä käyttäen erittäin harvinaisen neurologisen sairauden, Holmesin vapinan, aivoperustaa. Toivon löytäväni edes yhden potilaan myös täältä Suomesta, jolla on Holmesin vapina, jotta voisin tutkia tarkemmin myös tämän sairauden neurobiologiaa, toivoo Juho.”

Daniel kertoo, että heidän tärkein tulevaisuuden tutkimussuuntansa on tehdä erilaisia kliinisiä tutkimuksia TMS tehosta eri dystoniatyypeissä. He tutkivat myös muita liikehäiriösairauksia ja selvittävät parhaillaan TMS hyödyntämistä myös Parkinsonin taudin hoidossa.

”Olemme jo osoittaneet, että motorisen aivokuoren stimuloiminen TMS avulla saattaisi olla tehokas Parkinsonin taudin hoidossa, kertoo Daniel.”

”Parkinsonin taudissa, kuten myös dystoniassa, muut hoidot ovat aluksi hyvin tehokkaita, mutta ajan kuluessa lääkityksen teho hiipuu ja tarvitaan uusia hoitovaihtoehtoja syväaivostimulaation lisäksi, lisää Juho.”

Dystonian tutkimusta muualla maailmassa

Harvinaisten sairauksien tutkimus on aina vaikeaa ja otoskoot ovat usein todella pieniä. Tutkimukset aivojen kajoamattoman stimulaation (kuten TMS) käytöstä dystonian hoidossa ovat lisääntyneet viime vuosina. Daniel johti systemaattista kirjallisuuskatsausta kajoamattoman magneettistimulaation käytöstä dystonian hoidossa. Vajaa 30 tutkimusta oli tehty viime vuoteen 2020 asti ja tulokset näyttäisivät, että hoidoilla oli keskimäärin ollut pieni hyöty oireiden kannalta (DOI: 10.1101/2021.11.02.21265839).

Koska dystonian aivoperusta ei ole ollut tiedossa, hoidot on kuitenkin suunnattu hyvin eri puolille aivoja käyttäen erilaisia hoitoprotokollia ja otoskoot ovat olleet pieniä. Tämän vuoksi näiden tulosten perusteella ei voi vielä tehdä kovin pitkälle meneviä johtopäätöksiä aivostimulaation tehosta dystonian hoidossa.

Juho mainitseekin, että tuntoaivokuori on nyt uusin lupaava hoitokohde, jota monet tutkimusryhmät jatkossa haluavat kokeilla.

”Saksassa eräs tutkimusryhmä oli aloittamassa tutkimusta, jossa he aikoivat kohdistaa TMS hoidot motoriselle aivokuorelle, mutta kuultuaan meidän uusista löydöksistämme he laittoivat tutkimuksen tauolle ja odottavat nyt ensin minkälaisia tuloksia meidän tutkimuksestamme tulee, Juho kertoo.”

Mitä uutta terveysteknologia voisi tuoda tutkimuskentälle?

Nykyään terveysteknologian avulla kehitetään monia uusia laitteita liikehäiriösairauksien oireiden ja hoidon seurantaan. Parhaillaan niitä käytetään pääosin potilasryhmillä, jotka eivät pysty itse ilmaisemaan oireitaan.

”Teknologisista laitteista voisi olla tulevaisuudessa hyötyä tutkimuksissa, koska niiden avulla voidaan saada luotettavaa dataa potilaan oireista mitattavassa muodossa, arvelee Juho.”

Daniel on ollut mukana kehittämässä uutta päähän kiinnitettävää pantaa, jolla voidaan seurata tarkalla tasolla dystonian oireita. Myös syväaivostimulaatiohoitoa ollaan kehittämässä yhä enemmän automaation suuntaan. Esimerkiksi ranteeseen tai vyölle asennettava laite voisi seurata oireita ja stimulaattorilaite muokkaisi asetuksiaan automaattisesti tämän mukaan. Myös syväaivostimulaattoreissa käytettävien materiaalien tutkimusta tehdään parhaillaan, jotta voidaan kehittää yhä paremmin elimistön kanssa yhteensopivia elektrodeja.

Yhteistyö on voimaa

Yhteistyö tutkijoiden välillä on tärkeää, koska kukaan ei osaa tehdä kaikkea. Juho ja Daniel ovat hyvä esimerkki siitä, miten erilaiset osaamisalueet yhdistämällä voidaan saada aikaan laadukasta tutkimusta.

Juho mainitsee, että Turussa liikehäiriösairauksien tutkimukselle on hyvät edellytykset, koska tänne on keskittynyt paljon liikehäiriötutkimusta ja myös potilasjärjestö sijaitsee Turussa.

Kuva: Emmi Nuppula, Parkinsonliitto