Kullervo Hynynen – Fyysikko, joka mullisti aivosairauksien hoidon

Pyhännältä Kuopion kautta Aberdeeniin

Kullervo Hynynen syntyi vuonna 1954 Pyhännällä – aika lailla keskellä Suomea. Vuonna 1966 hyväksyttiin laki Kuopion korkeakoulusta, ja vuonna 1972 ensimmäiset opiskelijat aloittivat lääketieteen ja luonnontieteen integroidussa opetuksessa. Vuonna 1973 Hynynen, toisen vuosikurssin opiskelijoiden joukossa, aloitti lääketieteellisen fysiikan opinnot. Hynynen valmistui ensimmäiseksi fyysikkomaisteriksi Kuopion korkeakoulusta vuonna 1977 päättötyönään ”Radioaalloilla tapahtuva verenlämmitys”. Tämän jälkeen Hynynen lähti Iso-Britanniaan tekemään väitöskirjaa Osk. Huttusen säätiön apurahalla. Väitöskirjatyö oli ensimmäinen askel, nyt jo lähes neljäkymmentä vuotta kestäneellä tutkimusmatkalla, ultraäänen ja kudosten välisten vuorovaikutusten ymmärtämiseen. Väitöskirja kasvainten hoidon mahdollistavan ultraäänilaitteiston kehittämisestä valmistui vuonna 1982 ja Hynynen sai filosofian tohtorin tutkinnon Aberdeenin yliopistosta. Aberdeenissä Hynynen teki vielä runsaan vuoden tutkijatohtorikauden, jonka jälkeen hän palasi Suomeen apulaisfyysikoksi Oulun yliopistolliseen keskussairaalaan, mutta asevelvollisuuden aikana sai paikan Arizonan yliopistosta.

Kymmenen käänteentekevää vuotta Arizonassa

Intensiiviset tutkijavuodet Arizonassa tuottivat Hynysen ensimmäiset runsaasti viitatut tieteelliset artikkelit. Vuonna 1991 hän julkaisi tutkimustulokset, joilla hän osoitti akustisen paineen ja kudosta rikkovan kavitaation  välisen riippuvuussuhteen. Toinen, tulevaisuuden kannalta käänteentekevä läpimurto tapahtui vuonna 1992, kun Hynynen esitti käytettäväksi magneettikuvausta ohjaamaan ja monitoroimaan kohdennetulla ultraäänellä aiheutettuja kudosvaurioita. Samalla termi Magnetic Resonance guided Focused Ultrasound Surgery (MRgFUS) keksittiin. Ennen tätä hänen piti suunnitella ja rakentaa ensimmäinen ultraäänianturi, joka on vietävissä magneettikuvauslaitteen vahvaan magneettikenttään ilman että se häiritsee itse kuvausta.

Ultraääneen perustuvaa hypertermiahoitoa Arizonassa vuonna 1989 (Kullervo Hynynen on kuvassa vasemmalla)

Ratkaisevat askeleet kohti aivosairauksien hoitoa Bostonissa

Ultraäänellä tehtyjen verettömien hoitojen edut olisivat etenkin aivojen alueella kiistattomat verrattuna esimerkiksi avokirurgiaan. Jo vuonna 1955 William ja Francis Fry suorittivat ensimmäisen aivojen alueen hoitotoimenpiteen kohdennetulla ultraäänellä, mutta hoitoon liittyi kallon kirurginen avaaminen, jotta ultraääni saatiin vietyä aivoihin asti. Luu vaimentaa merkittävästi ääntä ja kalloluu on rakenteeltaan epäsäännöllinen, mitä ominaisuuksia pidettiin pitkään esteenä kohdentaa ultraääntä tehokkaasti kallon läpi. Vuonna 1998 Hynynen, joka oli siirtynyt vuonna 1993 Bostoniin (Brigham & Women’s Hospital and Harvard University) osoitti, että käyttäen useista pienistä ultraäänilähteistä muodostettua ison kokonaislähdepinta-alan omaavaa ”ultraäänikypärää” voidaan ultraääni kohdistaa kalloluun läpi aivoihin ja muodostaa hyvin kontrolloitu tilavuus, jonne ultraäänienergia keskittyy. Tämä on kolmas Hynysen uraauurtavista keksinnöistä.

Neljäs keskeinen läpimurto ultraäänikirurgia alalla on Hynysen vuonna 2001 raportoima tutkimus, jonka mukaan veri-aivoeste on paikallisesti, hetkellisesti ja palautuvasti avattavissa käyttäen kohdennettua ultraääntä ja pieniä mikrokuplia. Veri-aivoeste suojaa tehokkaasti aivojamme muun muassa suurimolekyylisiltä myrkyiltä, mutta samalla se myös ehkäisee monien aivosairauksien hoidon, sillä myöskään tarvittavat lääkeaineet eivät pääse veri-aivoesteen läpi.

Torontoon perustamaan ja johtamaan kuvantamisohjattujen terapiamenetelmien keskusta

Tällä hetkellä Hynysen päätyö on Torontossa, Kanadassa. Hän siirtyi sinne vuonna 2006 johtamaan sairaalan (Sunnybrook Health Science Centre) yhteydessä toimivan tutkimuslaitoksen (Sunnybrook Research Institute) fysikaalisten tieteiden osastoa sekä kuvantamisohjattujen terapiamenetelmien tutkimuskeskusta (Centre for Research in Image-Guided Therapeutics). Tutkimuskeskuksessa on yli 50 tutkijasta koostuvan monitieteisen tutkimusryhmän käytettävissä muun muassa kolme Teslan magneettikuvauslaitetta (yksi 1.5T), CT-laitteita, useita MRgFUS-laitteita, tarvittavat biologian, kemian, mekaniikan ja elektroniikan työpajat, sekä state-of-the-art pre-kliiniset ja kliiniset tutkimusympäristöt. Hynysen johdolla Torontoon on kehittynyt top-of-the-class tutkimusympäristö, jossa voidaan kehittää modernia diagnostiikkaa ja uusia hoitomuotoja ensimmäisistä soveltuvuustesteistä pre-kliinisten kokeiden kautta aina kliiniseen testaus- ja hoitovaiheeseen saakka.

Sunnybrook Research Institute, Toronto (Kullervo Hynynen on kuvassa keskellä)

Osaamista takaisin Kuopioon

Hynynen on säilyttänyt tiiviit suhteet Suomeen ja erityisesti Kuopioon, ja halunnut jakaa osaamisestaan myös takaisin omalle alma mater –yliopistolleen. Hän on hoitanut osa-aikaista (10%) professuuria Itä-Suomen yliopiston (Kuopion yliopisto) sovelletun fysiikan laitoksella vuodesta 1999 saakka. Tänä aikana hänen ohjauksessa on valmistunut viisi lääketieteellisen fysiikan väitöskirjaa (ja kaksi toisena ohjaajana laskennalliseen fysiikan linjalle), ja hän on opettanut lääketieteellisen ultraäänitekniikan kursseja vuodesta 2000 lähtien. Samalla hän on tarjonnut erinomaisen mahdollisuuden nuorten tutkijoiden kansainvälistymiseen. Hynysen Bostonin ja Toronton laboratorioissa on vuosien saatossa käynyt tutkijavaihdossa ainakin kahdeksan Kuopiosta valmistunutta maisteria/tohtoria. Lisäksi Hynysen kokemus ja näkemykset kansainväliseltä tieteenteon huipulta ovat olleet arvokkaita laitoksen kehitystyössä.

Fysiikasta sairauksien hoitoon

Hynysen uraauurtava monitieteinen perustutkimus yhdistettynä teollisuusyhteistyöhön on jo johtanut moniin kliinisiin sovelluksiin. Hynynen on itse ollut mukana osoittamassa kliinisten ultraäänihoitojen olevan soveltuvia ja turvallisia kohdun leiomyoomien hoidossa (2003), ensimmäisenä avaamassa ultraäänellä veri-aivoestettä aivosyöpäpotilaan lääkehoidossa (2014) ja tänä vuonna käynnistänyt ensimmäiset kliiniset kokeet Alzheimer-potilaiden hoitamiseksi kohdennetulla lääkehoidolla  hyödyntäen kalloluun läpi tapahtuvaa kohdennettua ultraääntä ja veri-aivoesteen permeabiliteetin lisäämistä mikrokuplien ja ultraäänen vuorovaikutuksen kautta. Vuoden 2016 lopussa maailmalla oli jo lähes 500 hoitopaikkaa, jotka tarjosivat kohdennettuun ultraääneen perustuvia hoitoja, ja yksittäisiä hoitokertoja oli kertynyt jo yli 116 000.

Suurista ja vaativista johtamistehtävistä huolimatta Hynynen on edelleen myös aktiivinen tutkija. Hän kävelee matkat kodin ja Sunnybrookin välillä ja on usein se, joka aamulla ensimmäisenä tutkimuslaitoksen ulko-oven avaa. Hän osallistuu aktiivisesti tutkimusryhmänsä ryhmäpalavereihin ja esittää juuri ne oikeat kysymykset, jotta tutkimustyö etenee oikeaan suuntaan. Hänen tutkimusryhmänsä nuoret tutkijat saavat edelleen olla valmiina vastaamaan ytimekkääseen kysymykseen ”any results” hänen järjestäessään viikoittain aikaa olla läsnä myös laboratoriossa.

Faktalaatikko

  • Syntynyt 1954, Pyhäntä
  • Aloitti yliopisto-opiskelut 1973 (Kuopion korkeakoulu, lääketieteellinen fysiikka)
  • Valmistui filosofian maisteriksi 1977 (”Radioaalloilla tapahtuva verenlämmitys”)
  • Doctor of Philosophy (PhD) 1982, University of Aberdeen, UK (“Focused ultrasound system for the treatment of tumors”)
  • 1984-1993 University of Arizona, USA
  • 1993-2006 Brigham & Women’s Hospital ja Harvard University
  • 1999- Kuopion yliopisto (Itä-Suomen yliopisto), sovelletun fysiikan laitos
  • 2006- Sunnybrook Research Institute ja University of Toronto

——

  • Yli 400 tieteellistä vertaisarvioitua julkaisua, yli 200 kirjoittajan kanssa (16 eri maasta ja yli 50 eri tutkimuslaitoksesta)
  • 19 patenttia (joista monet lisensoituna teollisuudelle) ja 5 perustettua yritystä
  • Fellow: American Institute of Ultrasound in Medicine ja the Acoustical Society of America (2009)
  • Eugene Robinson Awardee: the Society of Thermal Medicine (2004)
  • The William and Francis Fry Honorary Fellow: the International Society for Therapeutic Ultrasound (2011)
  • The Silver Medal: the Acoustical Society of America (2013)
  • IEEE Rayleigh Award: IEEE UFFC Society in the field of Ultrasonics (2014)
  • Visionary Award: Focused Ultrasound Foundation (2016)

—–

  • Puoliso hammaslääketieteen tohtori Maritta Itkonen (1955-1996), vihitty 1976; 7 lasta, 4 tytärtä ja 3 poikaa
  • Puoliso Michele Stone (1966-), vihitty 1998; yksi tytär edellisestä avioliitosta
  • 10 lastenlasta

Teksti: Tero Karjalainen

 

 

 

 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *