Kan revolusjonere medisinsk diagnostikk
Avanserte analyseinstrumenter gir enorme mengder med data ut fra en liten kroppsvæskeprøve. Har man gode redskaper til å skille ut viktig informasjon, øker det mulighetene for tidlig diagnostikk og riktig behandling.
Utviklingen av kjemiske analyseinstrumenter har vært formidabel de siste årene. I dag kan en kombinasjon av kromatografi og massespektrometri kartlegge en blodprøve helt ned til de aller minste bestanddeler. Det betyr at man får ut enorme mengder data. En multivariat screening av én prøve gir digitale matriser på 240.000 massetall per sekund. Analysene går gjerne over én time, så ved å gange 240.000 med 3600 sekunder får man et inntrykk over hvor stor datamengden er for hver enkelt prøve.
– Skal man så lete etter de komponenter som er viktige for sykdomsutvikling for eksempel, er det som å lete etter en nål i en høystakk om man ikke har det riktige verktøyet. Vi har imidlertid utviklet avanserte algoritmer og dataprogrammer som skal hjelpe oss i dette arbeidet, sier Olav M. Kvalheim, leder for kjemometrigruppen på Kjemisk institutt.
Finne skjulte sammenhenger
Kjemometri omfatter multivariate metoder for design, analyse og optimering av komplekse systemer og prosesser. Her brukes verktøy fra matematikk, statistikk og informasjonsteori for å trekke ut skjult informasjon fra store datamengder. Resultatet kan bli at man avslører nye sammenhenger som er umulig å finne ved hjelp av andre analysemetoder.
Miljøet på kjemisk institutt ved UiB er pionerer på feltet og utviklet tidlig gode algoritmer og programmeringskompetanse. Metodene kan brukes på vidt forskjellige fagfelt, og professor Kvalheim har blitt tildelt flere priser, blant annet fra Norges forskningsråd for kjemometriske bidrag til prosessindustrien. Tidligere i høst ble han tildelt Herman Wold-medaljen i gull for fremragende forskning innen kjemometri og her ble det også pekt på betydningen feltet har innen medisinsk diagnostikk.
Kvalheim er nå sammen med flere medisinprofessorer i startgropen på et samarbeidsprosjekt som skal se på de store muligheter deres samlede kompetanse gir innen medisin.
Bedre livskvaliteten
– Vi har her et stort konkurransefortrinn i forhold til andre internasjonale miljøer. Ikke bare har vi avansert utstyr tilgjengelig gjennom FUGE-plattformen, vi har også kompetanse til å kjøre disse prøvene og et tett samarbeid med fremragende kliniske miljøer. Legger vi dette sammen med vår kompetanse på dataanalytiske teknikker, har vi store muligheter til å ligge helt i teten, mener professor Kvalheim, som viser til at det er store forventninger internasjonalt til hva denne forskningen vil bety for mennesker i fremtiden.
– Får vi dette til å fungere optimalt, vil kunnskapen kunne minske dødeligheten og bedre livskvaliteten til syke mennesker. I dag er det mange sykdommer med snikende symptomer som det tar lang tid å diagnostisere, sier Kvalheim og viser til blant annet multippel sklerose og ulike krefttyper.
Kvalheim startet arbeidet med nye metoder for koblet kjemisk instrumentering for femten år siden. En av hans stipendiater fra den tiden, Yizeng Liang, benytter nå de dataanalytiske teknikkene som er utviklet ved UiB til å forske på kinesisk urtemedisin. Han er nå den ledende på feltet i Kina og hjelper over tretti farmasøytiske bedrifter.
Nært samarbeid med kliniske miljøer
Her hjemme skal den tverrfaglige prosjektgruppen, som foruten Kvalheim består av professor Rune Johan Ulvik, professor Christian Vedeler og overlege dr. med. Kjell Morten Myhr først og fremst bruke multippel sklerose som modellsykdom for å drive et metodologisk utviklingsarbeid. Her kan man bruke spinalvæske som er en mindre kompleks kroppsvæske enn blod. I dag er det liten kunnskap om hva som egentlig skjer når MS utvikler seg og hva som er de tidlige diagnostiske markørene.
Professor Rune Johan Ulvik ved Institutt for indremedisin er heller ikke i tvil om den store betydningen dette arbeidet kan få for tidlig diagnostikk.
– Hvis vi får finansiering på plass forventer vi at vi i løpet av to-tre år har forbedret metodene ytterligere, slik at de også kan anvendes på flere sykdommer som for eksempel, kreft, demens og ulike typer stoffskiftesykdommer, sier Ulvik, og legger til at de også har et samarbeid med Nevrokirurgisk avdeling på Haukeland Universitetssykehus når det gjelder hjerneskade.
Både Ulvik og Kvalheim peker på hvor viktig det er å ha et nært samarbeid med kliniske avdelinger.
– Etter screeningfasen på velvalgte prøvesett forventer vi å kunne kjøre raske og forholdsvis billige diagnostiske metoder på høyrisikogrupper og pasienter som kommer med uklare kliniske symptomer. Vi må også arbeide for å bygge opp flere biomanker. Lagrer man systematisk biologisk materiale, i hovedsak blod, fra pasienter, blir det mye enklere å følge sykdomsutviklingen hos den enkelte og se på hvilke spesifikke komponenter som endrer seg, sier Kvalheim.