Lentokoneessa syntyneestä ideasta kasvoi diagnostiikan läpimurto

Lääketieteellisessä diagnostiikassa on pitkään ollut perustavanlaatuinen epäsymmetria: geeniaineksen havaitsemiseen on ollut käytössä PCR-tekniikka, joka monistaa pienenkin DNA-näytteen tunnistettavaksi signaaliksi. Proteiineille vastaavaa menetelmää ei ole ollut olemassa.

Tämä on tarkoittanut, että monet sairaudet – syövät, hermostoa rappeuttavat taudit, sydän- ja verisuonitaudit – jäävät havaitsematta, kunnes biomarkkeripitoisuudet ovat nousseet perinteisille menetelmille riittävän korkeiksi. Varhaisimmat molekylaariset varoitusmerkit ovat jääneet näkymättömiin.

VTT:n tutkimusprofessori Jussi Hiltunen oli vuonna 2017 mukana eräässä syöpädiagnostiikkaan liittyvässä tutkimushankkeessa. Matkalla Oulusta Pariisiin oli hyvää aikaa miettiä asioita. Hän alkoi hahmotella, voisiko diagnostiseen ongelmaan vastata täysin toisella periaatteella kuin mitä käynnissä olevassa projektissa tavoiteltiin.

”Minulle oli muodostunut käsitys siitä, minkä tyyppistä ratkaisua tarvittaisiin. Lentokoneessa aloin pohtia, voisiko asian toteuttaa eri tavalla. Paluumatkalla Ouluun kirjoitin itselleni muistiinpanot”, Hiltunen kertoo.

Hiltusen ajatus oli fysikaaliseen vahvistamiseen perustuva mekanismi, joka lukisi yksittäistä proteiinimolekyyliä toistuvasti ilman entsyymejä sekä niiden mukanaan tuomaa kohinaa ja vaihtelevuutta. Idea oli rohkea ja vaati kokeellista todentamista. 

Hiltunen otti yhteyttä Prateek Singhiin Oulun yliopistolta. Singhillä oli meneillään tutkimusprojekti VTT:n kanssa ja siksi pääsy VTT:n laboratorioihin. Lisäksi hänellä oli biokemiallista osaamista, jota teknologian kokeellinen kehittäminen edellytti. Kahden tutkijan välinen ideoiden vaihto ja kokeellinen työ alkoi muovata alkuperäistä konseptia konkreettisemmaksi. Keksintöilmoitus jätettiin yhdessä Oulun yliopiston ja VTT:n kanssa.

”Minulla oli tausta fotoniikassa ja sähkötekniikassa. Prateekilla oli biotekniikan osaamista. Keskeinen edistysaskel oli yhdistää nämä fysikaaliseen lähestymistapaan”, Hiltunen kertoo.

Patenttihakemus eteni yllättävän suoraviivaisesti ja patentti myönnettiin sekä Yhdysvalloissa että Euroopassa. Nyt teknologialla oli suoja, mutta keksijöillä ei ollut resursseja viedä sitä seuraavaan vaiheeseen.

”Kun patentti oli saatu, alkoi rahoituksen hakeminen. Haimme sitä useammasta lähteestä, mutta saaminen oli tiukassa. Konsepti oli uusi ja todentamaton ja rahoittajalta olisi vaadittu luottoa teknologiaan ilman näyttöjä”, Hiltunen muistelee.

Keväällä 2021 Hiltunen ja Singh päättivät hakea rahoitusta vielä kerran, mutta aikaa ei tuntunut löytyvän. Kuvioon astui VTT:n erikoistutkija Sanna Aikio, joka otti hakemuksen tehdäkseen.  

Kohteeksi valittiin Euroopan innovaationeuvoston EIC Pathfinder Open -ohjelma, joka rahoittaa korkean riskin ja vaikutuksen tieteellistä tutkimusta sekä uudenlaisia ja vielä todentamattomia teknologiakonsepteja. Ohjelma on hyvin kilpailtu, ja kynnys rahoituksen saamiselle äärimmäisen korkea.

”Myöhään yhtenä maanantai-iltana tuli tieto, että hanke rahoitetaan. Ihmeet alkavat joskus maanantaisin”, Aikio kertoo.

Hiltusen lentokoneessa ideoiman teknologian ytimessä on digitaalinen siru, jossa verinäyte jaetaan tuhansiin pieniin reaktiotilavuuksiin. Kussakin osiossa mitataan yksinkertainen binäärinen tulos: reaktio joko tapahtuu tai ei tapahdu. Laskemalla positiivisten ja negatiivisten osioiden suhde saadaan tarkka tieto siitä, kuinka paljon mitattavaa analyyttiä näytteessä on.

Tavanomaiset menetelmät vahvistavat proteiinin signaalia kemiallisesti. Kemialliset reaktiot synnyttävät taustakohinaa, joka häiritsee luentaa. Hankkeessa kehitetty menetelmä on fysikaalinen: sama proteiinimolekyyli luetaan fysikaalisesti yhä uudelleen, jolloin signaali kasvaa ilman, että mittaukseen sekoittuu häiriötä.

”Tämä on se käänteentekevä ero. Kun vahvistus perustuu fysiikkaan eikä kemiaan, päästään suurelle herkkyystasolle. Menetelmä toimii sekä proteiineille että DNA:lle ja mahdollistaa biomarkkereiden mittaamisen verinäytteestä”, Aikio selittää.

Ensimmäiseksi kliiniseksi kohteeksi valittiin minimaalinen jäännöstauti (minimal residual disease) melanoomapotilailla. Kyseessä on tilanne, jossa syöpäkasvain on leikattu pois, mutta potilaan ja hoitotiimin kannalta olisi kriittistä selvittää, onko elimistössä yhä syöpäsoluja. Tähän tarpeeseen vastaavan diagnostiikan kehittäminen vaatii juuri sellaista äärimmäistä herkkyyttä, jota uusi menetelmä tarjoaa.

Alusta lähtien tiedettiin, mihin halutaan päästä, mutta ei tarkkaa reittiä sinne. Projektin aikana jouduttiin keksimään monia uusia ratkaisuja. Esimerkiksi sirun rakenteisiin tarvittiin uudenlainen valmistustapa. Tuhansien pienten reaktiotilavuuksien toteuttaminen vaati mikrofluidista innovointia: mikroskooppisten nestevirtausten hallintaan oli kehitettävä uusi menetelmä.

Monitieteellinen konsortio muodostui epätavallisesta yhdistelmästä fyysikoita, kemistejä, insinöörejä ja lääkäreitä.

”Projektia on vienyt äärettömän hyvin eteenpäin se, että kaikki ovat olleet hyvin avoimella mielellä liikkeellä. On haluttu ymmärtää ja ratkoa ongelmia yhdessä, tuoda omia ideoita mukaan. Psykologinen turvallisuus on ollut tärkeää – se, että kaikki uskaltavat ehdottaa myös keskeneräisiä ja vaihtoehtoisia ideoita”, Aikio kuvaa.

Ideointi tuotti tulosta. Matkan varrella syntyi useita keksintöilmoituksia ja patentteja sekä know-how-dokumentaatiota.

Jo hyvin varhaisessa vaiheessa – itse asiassa hankkeen aloituskokouksessa – heitettiin ilmaan kysymys siitä, miten kehitystyö voisi jatkua projektin päättyessä. Käytännössä asia selkiintyi hankkeen edetessä. Prateek Singhille syntyi ajatus idean kaupallistamisesta.

”Jossain vaiheessa huomattiin, että olemme varmaan kehittäneet jotain arvokasta. Uusi yritys alkoi orastaa ideana. Siinä vaiheessa lähdimme paketoimaan tuloksia ja miettimään, miten IP:tä siirretään”, Hiltunen kertoo.

Proteins.1 perustettiin kesällä 2025 ja startup liittyi VerSiLiB-hankkeeseen partnerina syksyllä 2025. VTT:n IP sijoitettiin yritykseen in-kind-sijoituksena. Prosessi oli monivaiheinen: immateriaalioikeuksien siirtäminen käynnissä olevasta EU-hankkeesta osoittautui mahdolliseksi, joskin vaati huolellista suunnittelua ja toteutusta. Pauli Laitisen vetämä VTT:n in-kind-sijoitusten tiimi vastasi yhdessä IPR-päällikkö Jari Rantalan kanssa käytännön toteutuksesta, joka tuli tehdä tarkasti rahoitus- ja konsortiosopimuksen mukaisesti.

Keväällä 2026 Proteins.1 ilmoitti 4,7 miljoonan euron siemenrahoituksesta, jonka johtivat Lifeline Ventures ja Cloudberry VC. Yhtiö aikoo laajentaa tiimiään Suomessa vuosina 2026–2027 ja lähtee kaupallistamaan teknologiaa ensisijaisesti onkologian, neurologian ja immunologian tutkimuskäyttöön ennen siirtymistä kliiniseen diagnostiikkaan.

VTT:n rooli teknologiakokonaisuuden ympärillä ei pääty tähän. Diagnostinen menetelmä on luonteeltaan yleispätevä: samaa periaatetta voidaan soveltaa kaikkialla, missä täytyy havaita proteiineja tai DNA:ta. Lääketieteen ulkopuolella kiinnostavia sovellusalueita löytyy muun muassa ympäristödiagnostiikasta ja ruokaturvallisuudesta.

VTT:n kiinnostus kohdistuu siihen, miten sama teknologia saadaan toimimaan lääketieteen ulkopuolella kuten ympäristö- ja elintarvikenäytteissä. Se edellyttää kehitystyötä niin mittalaitteiston, näytteiden esikäsittelyn kuin tunnistuskemiankin saralla.

”Jos kaikki onnistuu – ja meillä on hyvät syyt uskoa, että onnistuu – tämä voi käänteentekevällä tavalla parantaa sairauksien hoitoa. Meillä on käsissämme hyvin herkkä sekä proteiineja että DNA:ta lukeva diagnostiikkatyökalu, joka kertoo kehon tilasta jo ennen kuin oireita on. Sillä on merkittävää yhteiskunnallista vaikutusta”, Aikio sanoo.

VerSiLiB-hanke
(Versatile Amplification Method for Single-Molecule Detection in Liquid Biopsy) EIC Pathfinder Open -rahoitteinen EU-hanke (800 000 €) käynnistyi huhtikuussa 2022 ja päättyi maaliskuussa 2026. Hanke kehitti entsyymivapaata, fysikaaliseen signaalivahvistukseen perustuvaa diagnostiikkamenetelmää, joka mahdollistaa proteiinien ja DNA-analyyttien havaitsemisen yksimolekyylitasolla. Hankkeen koordinaattori: Sanna Aikio, VTT
versilib.eu (rahoitussopimus 101046217)

Proteins.1 
Suomalainen syväteknologiayritys on perustettu kesällä 2025. Proteins.1 kaupallistaa VTT:llä kehitettyyn tutkimukseen pohjautuvaa ultraherkän proteiinidiagnostiikan teknologiaa. Siemenrahoitus 4,7 miljoonaa euroa (Lifeline Ventures, Cloudberry VC). Patentit on myönnetty Yhdysvalloissa ja Euroopassa ja lisää kansainvälisiä hakemuksia on vireillä.
proteins1.com