Itä-Suomen yliopiston biolääketieteen yksikössä kokeiltiin äskettäin virtuaalitodellisuuden käyttöä kasvainten histologian opetukseen. Syöpätutkimuksen ja mallinnuksen kurssilla oli testattavana tutkimus- ja kehitysvaiheessa oleva VR-sovellus, jossa voidaan tarkastella kudosnäytteisiin perustuvaa kolmiulotteista kudoksen mallia. Kurssilla oli tarkastelussa eturauhaskudos, joka sisälsi kolme eri syöpäkasvainta.
– Kurssilaisten tarkastelema malli on eräästä tutkimusnäytteestämme, jonka avulla havainnoimme syöpäkasvainten sijoittumista ja kasvutapoja kudoksessa kolmiulotteisesti, sanoo kurssin vetäjä ja syöpätutkimusta tekevä tutkimusjohtaja Leena Latonen.
Histologisessa tutkimuksessa tarkastellaan kudosnäytteestä solujen ja kudosten rakennetta ja ominaisuuksia. Tämä auttaa esimerkiksi syöpätyypin ja syöpäkasvaimen levinneisyyden määrittelyssä. Perinteiset näytteet ovat kaksiulotteisia viipaleita, jotka soveltuvat hyvin solutason tarkasteluun, mutta eivät anna täyttä kuvaa rakenteiden kolmiulotteisesta sijainnista.
– Kolmiulotteisella tarkastelulla, etenkin jos se vielä voidaan tehdä näin immersiivisesti, kuten VR:n avulla, avautuu kudoksen kolmiulotteisuus ja rakenteiden suhteet toisiinsa aivan uudella tavalla, sanoo Latonen.
Väitöskirjatutkija Sonja Koivukoski Itä-Suomen yliopiston biolääketieteen yksiköstä (kuvassa oikealla) opastaa Laura Mairinojaa VR-sovelluksen käytössä.
VR-kasvaimen voi ottaa käteen ja sen piirteitä voi tutkia vaihtuvilla kudosvärjäyksillä
Syöpätutkimuksen ja mallinnuksen kurssilla neljännen ja viidennen vuosikurssin biolääketieteen opiskelijat ja vaihto-opiskelijat oppivat ajankohtaisia syöpätutkimuksen menetelmiä. – Keskiössä on hahmottaa, miten voimme tutkia molekyyli-, solu- ja kudostason yhteyksiä siihen, mitä potilaissa syövän aikana tapahtuu. Kurssilla pohditaan muun muassa sitä, miten voimme saada vastauksia avoimiin kysymyksiin syövän synnystä ja kehityksestä. Tärkeä kysymys on myös, miten voimme löytää ja testata uusia hoitomenetelmiä syöpään, kun potilaissa voimme tutkia vain rajallisen määrän asioita.
Syöpää on perinteisesti mallinnettu koe-eläimillä ja solumalleilla. Viime vuosina datan ja laskennallisten menetelmien kehityksen myötä avuksi on tullut myös virtuaalinen mallinnus, jolla voidaan esimerkiksi tarkastella ja testata eri lääkemolekyylien soveltuvuutta vaikutuskohteisiin kasvaimessa.
– VR eli virtuaalitodellisuus on yksi tulevaisuuden keino hahmottaa monimutkaista dataa, ja kudokset ovat luonnollinen kolmiulotteinen ympäristö siihen, sanoo kurssilla VR-sovelluksen käyttöä opiskelijoille opettanut väitöskirjatutkija Sonja Koivukoski.
Kurssidemoissa näkyi opiskelijoiden vaihteleva tausta teknologian hyödyntämisestä ja pelimaailmasta. Virtuaalipelejä pelanneilta valikoiden hallitseminen, navigointi mallikudoksessa ja kasvaimen ominaisuuksien tarkastelu kävi saman tien näppärästi. Monella ei ollut ennestään kokemusta VR-teknologiasta, mutta ohjainkapuloiden tultua tutuiksi kudosmalli herätti innostusta. – Etenkin sovelluksen antama mahdollisuus tarttua kasvaimiin, tarkastella niitä eri suunnista käsissä pyörittämällä ja vaihtaa histologisia värjäyksiä kudoksen eri ominaisuuksien hahmottamiseksi aiheutti ihastusta. Kokeilun perusteella vaikuttikin, että VR oli opiskelijoille luonteva tapa havainnoida kolmiulotteista tietoa.
Sovellusta kehitetään ja sovelletaan yliopistojen yhteistyönä
Kolmiulotteisen mallin tuottaminen kudosviipaleista on työlästä. Se vaatii muun muassa näytteiden digitalisointia kuviksi, kuvien kohdistamista keskenään oikeaan asentoon ja niiden mallinnusta kolmiulotteiseksi. Tämä on laskennallisesti haastavaa, sillä digitaaliset histologiakuvat sisältävät erityisen paljon informaatiota. Lisäksi kolmiulotteisten mallien ja niihin liittyvien lisädatojen, kuten erilaisten mittaustulosten, määrittelyiden tai piirreanalyysien tuottaminen sekä vieminen VR-sovellukseen vaatii vielä toistaiseksi räätälöityä työtä.
Latosen tutkimusryhmä on osa yliopiston monitieteisen syöpätutkimuksen tutkimusyhteisöä. Hän on mukana myös multimodaaliseen syövän ymmärtämiseen keskittyvässä tutkimushankkeessa, jolle Itä-Suomen yliopisto on saanut Suomen Akatemian PROFI6-rahoitusta. Monialainen lähestymistapa vaatii yhteistyötä useiden alojen asiantuntijoiden kanssa.
Histologiaan soveltuvaa VR-ohjelmistoa kehitetään apulaisprofessori Pekka Ruusuvuoren tutkimusryhmässä Turun ja Tampereen yliopistoissa. Opiskelijoiden nyt testaama toteutus on väitöskirjatutkija Kaisa Liimataisen käsialaa, ja se on juuri saanut tieteellisessä vertaisarvioinnissa kehuvan vastaanoton. Toteutuksen soveltamista opetuskäyttöön yhteistyössä Itä-Suomen tutkijoiden kanssa on tuettu Turun yliopiston BlueSkies-rahoituksella. Turun yliopiston väitöskirjatutkija Laura Mairinoja myös vieraili Kuopiossa tekemässä VR-sovellusta testanneille kurssilaisille kyselyä pedagogisia opintojaan varten.
– Tutkimme kokemusta VR:n käytöstä histologian opetuksessa. Kuopiossa tehtiin nyt pilotti ja tutkimuksen toinen vaihe toteutetaan keväämmällä Turun yliopiston histologian opetuksessa, sanoo Mairinoja.
