Läkare och patienter får hjälp av en matematiker

258
Forskningschef Laura Elo har varit intresserad av typ 1-diabetes ända sedan hon inledde sin forskarkarriär. Hennes arbetsrum finns högst uppe under glastaket i Biocity i Åbo. Foto: Pirjo Silveri

Av Pirjo Silveri

• Åboborna älskar som känt sin hemstad och längtar inte bort. För Laura Elo är också vetenskapen en orsak att vara kvar i Åbo.

– Här finns goda förutsättningar för att forska på världsnivå, förklarar hon.

Ända från början av den akademiska karriären har typ 1-diabetes varit något som Laura Elo intresserat sig för. Hon är filosofie doktor, docent i biomatematik vid Åbo universitet och forskningschef på biocentrum i Åbo. Just nu leder hon en grupp som tar fram verktyg som läkare kan använda för att diagnostisera och behandla komplicerade sjukdomar som diabetes, cancer och reumatoid artrit och för att planera kliniska studier.

Med hjälp av matematiska modelleringsmetoder och riskkalkylatorer kan information selekteras ur data och användas för att beräkna sjukdomsrisken och lägga fast individuellt planerade behandlingsmetoder.

Vem löser mysteriet?

Det går inte att förhindra att typ 1-diabetes bryter ut trots att det finns förklaringar till varför människor får sjukdomen. Vad har patienterna då för nytta av kunskaper?

– Först måste man förstå mekanismerna. När vi på ett så tidigt stadium som möjligt förstår vilka barn som kommer att insjukna kan vi välja ut dem för kliniska studier. Det är en mycket viktig fas eftersom det är då vi ger dem möjligheten att få bättre behandlingsmetoder i framtiden. Det primära målet är förstås att vi ska kunna förhindra att sjukdomen bryter ut. För att vi någon dag ska komma så långt behövs det engagerade forskare och mycket samarbete mellan olika vetenskapsområden, svarar Laura Elo på frågan.

Orsaken bakom typ 1-diabetes är fortfarande ett mysterium.

– Också vi är på jakt efter en lösning. Antingen så att vi själva lyckas finna svaret eller så att vi medverkar till att någon annan gör det.

Det mest sannolika är antagligen att resultatet kommer att vara summan av många faktorer.

– Insjuknandet hänger samman med miljöfaktorer, genetiska faktorer och säkert också med något annat som vi ännu inte kan föreställa oss. Jag tror inte att vi kommer att hitta en enda gen som är förklaringen till allt. I stället tror jag på en mer komplex förklaring. Eller att sjukdomen utvecklas på olika sätt hos olika individer.

Engagerade familjer stor hjälp för forskningen

Inom ramen för DIPP-projektet började universitetssjukhusen i Åbo, Tammerfors och Uleåborg 1994 samla in prover från nyfödda för att hitta arvsfaktorer som predisponerar för typ 1-diabetes.

– Vi har behövt dessa familjer som varit villiga att gå med sina barn på uppföljningsbesök. Utan dem hade den fina provsamlingen inte funnits, säger Laura Elo uppskattande.

Det behövs expertis av olika slag för patienterna.

– Vi har samarbetat bland annat med Riita Lahesmaa, som är akademiprofessor i immunologi, och hennes arbetsgrupp. De gör omfattande molekylära mätningar av cellaktiviteten. Det genererar enorma mängder data som inte i sig ger några svar på frågorna. I tolkningen av data använder forskarna matematiska verktyg för att selektera och ta fram faktorer av relevans för sjukdomen och se hur de interagerar.

Analyserna av data görs automatiserat eftersom det är stört omöjligt att gå igenom det enorma informationsberget för hand.

– Vi behandlar också mycket atypiska data, det vill säga kliniska data, molekylära data, dna-information, genuttryck, proteinuttryck osv. Vi söker faktorer som separat eller tillsammans med andra faktorer förklarar varför någon insjuknar och någon annan inte gör det. Eller varför någon insjuknar snabbt och någon annan först långt senare.

Tvärvetenskaplig forskning är inte en rak sträcka med en början och ett slut, utan den fortskrider i cykler.

– Vi upptäcker någonting i datamassorna, men det räcker inte till för vi lyckas hitta så mycket annat och så olika data. Då behövs det nya prover och mätningar igen för att ta reda på om vi på riktigt upptäckt faktorer som kan förklara mekanismerna.

Föraning träffade rätt

Laura Elo är den enda finländaren och en av de få européer som fått ett femårigt anslag, Career Development Award, från den amerikanska stiftelsen JDRF för diabetesforskning. Tack vare det amerikanska bidraget på 750 000 dollar kunde hon starta sin egen forskningsgrupp.

Hon drevs av föreställningen om att det går att hitta prediktiva faktorer för typ 1-diabetes på molekylär nivå betydligt tidigare än i dag. Resultatet är att de metoder som tillämpas i dag bygger på att det sker en serokonversion och att det då bildas autoantikroppar i blodet.

– Vi har tagit fram nya beräkningsverktyg för att analysera DIPP-materialet. Dessutom har vi hittat faktorer som är kopplade till det kommande insjuknandet redan före serokonversionen.

JDRF-projektet har tagit slut, men forskningsgruppen arbetar vidare med hjälp av anslag från Europeiska forskningsrådet (ERC).

Logiskt och skapande

Ända från skoltiden har Laura Elo fascinerats av problemlösning och logik. Hon har haft ett brinnande intresse för att förstå.

– Matematik är logiskt och problemlösning skapande verksamhet. Jag har alltid varit intresserad av medicinska frågor, men jag har aldrig uppfattat mig som läkare. Som biomatematiker kan jag kombinera alla delar.

Hon motiveras av tanken att få hjälpa.

– Om man med matematiska verktyg kan underlätta livet, om så bara för en enda patient, tycker jag att jag har utfört ett värdefullt arbete.

I vardagen kommer man sällan att tänka på hur många olika grupper det behövs för att undersöka sjukdomar och utveckla nya behandlingsmetoder. Utöver läkare är experter i bioteknik, biologer, biokemister, fysiker och många andra med och lägger pusslet.

– Matematik och modellering har integrerats i läkarvetenskapen. Det tar sig uttryck i att det numera behövs betydligt fler beräkningsexperter än någonsin i den medicinska forskningen.

– Min forskningsgrupp består av trettio personer och där ingår matematiker och statistikvetare. Dessutom har vi it-specialister. En del av dem har sysslat med traditionell algoritmik och databehandling, andra har särskild utbildning i bioinformatik. Vi tillför alla något av vår egen expertis och tillsammans forskar vi i aktuella frågor.

När datamassor analyseras räcker det inte med bara matematik, utan maskinerna måste läras att göra beräkningar och att ensamma genomföra formler och annat. Ju större material desto större krav på effektivitet.

– Jobbet måste göras på ett smart sätt.

Under hennes tid har forskningen gått framåt med jättekliv.

– På senare år har mättekniken utvecklats enormt snabbt. Det genereras mer och mer data och därmed har vi helt nya möjligheter att ge mer genomgripande och omfattande svar på allt mer komplicerade frågor.

Det är omöjligt att förutse vad allt vi kommer att veta och kunna göra om tio år.

– I dag pratas det mycket om artificiell intelligens. Det är sådant som vi har sysslat med redan länge, men under ett litet annat namn.

Under glastaket och rakt igenom det

Typ 1-diabetes blev Laura Elos forskningsobjekt eftersom det i Finland finns så goda förutsättningar att forska på det området. I hela världen förekommer sjukdomen relativt sett mest i Finland, men förekomsten har ökat i hela västvärlden.

Laura Elo har inte diabetes, men det finns en del diabetiker i hennes bekantskapskrets.

– Det finns människor med diabetes i ganska många släkten i Finland.

Hon arbetar i Biocity i Åbo rent bokstavligt under ett glastak, men som 39-årig forskare har hon symboliskt sett hunnit ta sig igenom många glastak på grund av eller tack vare sitt kön, sitt forskningsområde och sina framgångar. När hon disputerade var hon under trettio år. Hennes doktorsavhandling om matematiska metoder i studier kring genuttryck belönades 2007 med utmärkelsen årets bästa doktorsavhandling i bioinformatik i Finland. Nu fortfarande under fyrtio är hon chef för enheten för bioinformatik i Åbo och leder forskningen på bioteknikcentrum där.

– Jag har aldrig tänkt på om jag arbetar med kvinnor eller med män. Det är vanligen andra som ställer den frågan.

Nyligen belönades hon med stipendiet For Women in Science 2018 av Finlands Unesco-kommission och L’Oréal Finland Oy. Dessutom har hon med sin livshistoria gett en kampanj som letts av Tieteen tietotekniikan keskus (CSC) ett ansikte. Kampanjen vill motivera kvinnor att söka sig till vetenskapsområden som traditionellt har dominerats av män.

– Matematik har allt varit lätt och roligt för mig. Det har aldrig fallit mig in att det skulle vara ett olämpligt område för mig. Jag har svårt att förstå varifrån sådana tankegångar kommer, alltså att flickor inte vågar eller kan. I barnen själva finns de tankegångarna åtminstone inte.

På fritiden stressar Laura Elo av genom att till exempel vara ute i naturen med sin åttaårige son.

– Vi rör oss mycket utomhus. När vi jagar Pokémonfigurer lär också jag mig ett och annat om japanska insekter. Det är något helt annat än mitt jobb, skattar hon.