Perinnöllisiä sydänsairauksia voidaan tunnistaa kantasoluista tuotettujen sydänlihassolujen avulla

Tampereen yliopiston professorit Martti Juhola ja Katriina Aalto-Setälä osoittavat tuoreessa tutkimuksessaan, että tekoälyn ja koneoppimisen avulla voidaan paitsi erottaa sairaat sydänsoluviljelmät terveistä, myös erottaa toisistaan perinnöllisiä sydänsairauksia.

Indusoiduista monikykyisistä kantasoluista tuotetut sydänlihassolut voidaan jalostaa verinäytteestä tai ihobiopsiasta. Näitä soluja käytetään nykyisin tutkittaessa eri tautien patofysiologiaa ja kun pyritään tunnistamaan mahdollisia uusia lääkkeitä eri sairauksiin.

Koneoppiminen ja tekoäly ovat kehittyneet suuresti viime vuosina. Tampereen yliopiston tutkijat ovat nyt yhdistäneet kantasoluteknologiaa ja tekoälyä tutkittaessa sykkiviä sydänlihassoluja soluviljelmissä. Solujen sykkimistapaa analysoitiin kalsiumsignaalien avulla. Kalsium on välttämätöntä sydänlihassolujen sykkeelle, ja sykkimistä voidaan tarkastella fluoresoivien merkkiaineiden avulla.

Tutkimuksessa sydänlihassolut tuotettiin joko potilaista, joilla on perinnöllinen kammioperäinen rytmihäiriö (CPVT), perinnöllinen pitkä QT-oireyhtymä (LQTS) tai perinnöllinen paksuntava sydänlihassairaus (HCM) tai terveistä ihmisistä. Yksittäisten sydänlihassolujen syke tallennettiin ja analyysiohjelma opetettiin tunnistamaan, mitä sydänsairautta tietyn tyyppinen syke merkitsi. Tietokoneohjelma oppi sen jälkeen tunnistamaan eri sairausryhmät ja tunnistamaan jokaisen solun sykkeelle ominaiset piirteet.

Tietokoneohjelma pystyy nyt erottamaan, ovatko solujen signaalit peräisin ihmiseltä, jolla on sairautta aiheuttava mutaatio vai terveeltä ihmiseltä. Jo tämä on hyvin merkittävää, mutta tutkijoiden suurin yllätys oli, että ohjelma pystyi myös erottamaan sairaudet toisistaan.

Tämä tärkeä havainto osoittaa, että indusoituja monikykyisiä kantasoluja ja tekoälyä voitaisiin käyttää diagnostiikassa. Nykyisin perinnöllisiä sairauksia diagnosoidaan pääasiassa DNA-analyysin avulla, mutta monissa tapauksissa tulokset eivät kerro, onko DNA-muutos sairauden todellinen syy vai onko kyseessä muu harmiton muunnos. Uusi löydös osoittaa, että yhdistämällä tekoälyä ja koneoppimista voidaan saada apua näihin tilanteisiin. Teknologioiden yhdistelmää voitaisiin käyttää myös epätyypillisten mutta vakavien sydänlöydösten taustalla olevien sairauksien tunnistamiseen.

Artikkeli Scientific Reports -lehdessä

Lisätietoja:
Tietojenkäsittelyopin professori Martti Juhola, 040 190 1716, martti.juhola@uta.fi
Fysiologian professori Katriina Aalto-Setälä, 040 582 9567, katriina.aalto-setala@uta.fi

TAMPEREEN YLIOPISTON TIEDOTE 19.6.2018

Tech4Dogs – Suomalainen koirateknologia nousuun ja maailmalle!

Teksti: Roosa Raiskio, Sanna Rytövuori ja Elina Vulli
Kuvat: Roosa Raiskio

Tech4Dogs, Suomen ensimmäinen yrityksille suunnattu koirateknologian verkostoitumistapahtuma järjestettiin Helsingissä keskiviikkona 30.5.2018. Täyteen varatussa tapahtumassa toisensa tapasivat yli 100 toimijaa yli 70 organisaatiosta. Päivän tarkoituksena oli auttaa kasvuhakuisia yrityksiä löytämään bisneskumppaneita ja näin vauhdittaa suomalaisen koirateknologian nousua. Yritysväki pitikin tapahtumaa erittäin onnistuneena ja ajankohtaisena. Myös Ylen aamu-tv huomioi tapahtumamme. Pääset lukemaan jutun ja katsomaan professori Mikko Ruohosen tv-esiintymisen seuraavasta linkistä: https://yle.fi/uutiset/3-10229630

Nykyaikaiselle koirateknologialle on kysyntää. CIRCMIn toteuttaman suomalaisten koiranomistajien kyselyn perusteella 40 % vastanneista on kiinnostunut ostamaan koiralleen aktiivisuus- tai hyvinvointimittarin seuraavien kolmen vuoden aikana. Vastaavasti puolet koiranomistajista on kiinnostunut käyttämään online-eläinlääkäriä videoyhteydellä. Koiran käyttäytymistä ja hyvinvointia seuraavaa kännykkäsovellusta omistajat haluaisivat käyttää etenkin koiran yksinolon ja käytösmuutosten (esim. kiputilat) seuraamiseen, ja toisaalta kehittyäkseen paremmiksi koiranomistajiksi.

Tech4Dogs-tapahtumassa uusimmista tuulista kertoivat mm. biohakkeri Teemu Arina, futuristi Elina Hiltunen, Anaxeos-älymittarin kehittäjä Toni Koutu, etäeläinlääkäripalvelun lanseeraaja Heidi Elomaa ja somejulkkis Seppo-koiran isäntä Petteri Poukka, sekä monet muut puhujat. Todellista koiranäkökulmaa tapahtumaan toi demokoira Leija, joka esitteli aktiivisuusmittareita kiinnostuneille vieraille. Lisää tapahtumasta voit lukea täältä.

Tech4Dogs-verkostoitumistapahtuman järjesti Turre & Toivoset 2.0: Varustelusta vuorovaikutukseen -tutkimushanke, jonka tavoitteena on tutkia ja kehittää teknologiaa sekä rakentaa lemmikkieläinten omistajille tarjottavien älykkäiden ratkaisujen ympärille suomalainen liiketoimintaekosysteemi. Hankkeessa kuonot käännetään kohti teknologiaa, joka vie koirien hyvinvoinnin mittaamisen älykkäämmälle tasolle, tukee ihmisen ja koiran vuorovaikutusta sekä helpottaa koiraperheiden arkea digipalveluilla.

Tampereen yliopistosta mukana ovat konsortion johtaja ja professori Mikko Ruohosen CIRCMI – Research on Information, Customer, and Innovation Management, ja professori Veikko Surakan ESC – Research Group for Emotions, Sociality, and Computing. Myös Tampereen teknillinen yliopisto ja Helsingin yliopisto ovat mukana hankkeessa. Projektia rahoittavat Business Finland (ent. Tekes) sekä yliopistot. Tutkimushankkeen rinnalla omia yrityshankkeitaan vievät eteenpäin Vetcare Oy Mäntsälästä ja Best Friend Group Oy Kuopiosta. Lisäksi hankkeen toteutusta tukee kymmenkunta suomalaista lemmikkialan organisaatiota kuten SmartDOG, Kaunila, Suomen Agilityliitto, Eläinklinikka EHYT, Petsofi, FitDog Finland, Three Plus Group ja Lymed.

Tech4Dogsissa oli mahdollista kokeilla katseenseurantalaitetta ja verrata, mihin ihmisen katse kohdistuu verrattuna koiran katseeseen. Koehenkilönä Riku Liski, jota opastaa tutkijatohtori Mirja Ilves.

Tutkijatohtori Heli Väätäjä ja demokoira Leija esittelivät koirille suunnattuja mittauslaitteita ja niiden toimintaa käytännössä.

Demokoira Leija ja Nao-robotti tutustuvat toisiinsa.