Han utvecklar teknik för mer tillgänglig diagnostik

Det saknas tillgång till diagnostik av celler och vävnader, särskilt i resurssvaga länder. För att möta behovet utvecklar Johan Lundin ett uppkopplat mikroskop som kan användas i fält, för att exempelvis hitta infektioner eller cancer.

När de första mikroskopen togs fram under 1600-talet öppnade möjligheten att förstora en helt ny värld av möjligheter för läkare och forskare. I dag finns avancerade mikroskopitekniker för att studera celler och vävnader, exempelvis för att bedöma om en viss tumör är av allvarlig art.

– I Sverige pratar vi om att vi har patologbrist med bara 200 patologer, men det går inte att jämföra med hur det ser ut i Afrika. I de afrikanska länderna finns i medeltal färre än en patolog per en miljon invånare, säger Johan Lundin, gästprofessor vid Institutionen för folkhälsa vid Karolinska institutet i Solna.

Även i länder som Sverige skapar bristen på patologer problem. Exempelvis kan det ta månader innan kvinnor efter cellprovtagning får veta om det syntes några avvikande celler eller ej. I resurssvaga länder är läget förstås ännu mer kritiskt.

– I Afrika är just livmoderhalscancer en av de dödligaste cancerformerna, eftersom den upptäcks sent och ofta redan har hunnit sprida sig, säger Johan Lundin.

Ett nytt slags mikroskop

De instrument som används på laboratorier för att digitalt visualisera mikroskopibilder kan kosta uppåt en miljon kronor och de är dessutom både ömtåliga och otympliga. Därför vill Johan Lundin och hans kollegor använda digitala tekniker och artificiell intelligens, AI, för att sprida tillgången till bildbaserad diagnostik. Tekniken finns redan i de nya mobiltelefonerna, som exempelvis kan känna igen ansikten.

– De senaste smarttelefonerna kan automatiskt kategorisera dina bilder utifrån tusentals olika termer, säger Johan Lundin och visar hur hans egen telefon ur hans bibliotek samlat ihop bilder som kan sorteras under begreppet ”trappor”.

Att digital teknik kan känna igen ansikten, innebär att systemet även kan lära sig känna igen exempelvis cancerceller, vilket kan användas inom digital diagnostik. Forskarna har tagit fram en prototyp av ett slags uppkopplat mikroskop som de kallar MoMic. Alla ingående komponenter härstammar från mobilindustrin, vars snabba utveckling gjort att det finns små kameror som dessutom är billiga. Enligt Johan Lundin kostar komponenterna sammanlagt som en enklare smartphone.

Från vänster: klinikchef Harrison Kaingu, Johan Lundin, IT-specialist Hakan Kucukel, Oscar Holmström, Dr Mbete och laboratorietekniker Martin Muinde.

 

– Men de första hundra exemplaren av MoMic kommer förstås att vara dyra, även om vi hoppas kunna få ner kostnaden per enhet om vi kan samarbeta med en tillverkare, säger han.

Med hjälp av apparaten går det att analysera blodprover eller celler, och från enheten går det att skicka data till en mobiltelefon, en surfplatta eller en dator.

– Den som bedömer bilderna behöver alltså inte sitta i samma rum, utan det går lika bra att skicka bilder till en annan stad eller ett annat land, säger han.

Systemet letar fram avvikelser

Det går också att lära systemet att känna igen specifika avvikelser i bilderna, exempelvis malaria i ett blodutstryk eller maskägg i preparat från avföringsprover. Det betyder att experten inte behöver titta igenom alla hundratals synfält, utan systemet kan ta fram bilder där det finns avvikelser.

– Det gör analysen mer effektiv. En människa blir trött efter ett tag, men systemet är lika piggt hela tiden, säger Johan Lundin och fortsätter:

– En erfaren person är tillsvidare oftast skickligare än systemet då det gäller att upptäcka avvikelser i provet, exempelvis om det är en repa i täckglaset, ett dammkorn eller en luftbubbla.

I en pilotstudie var han och kollegan Oscar Holmström på plats i en skola i Fogo Fogo vid Victoriasjön och bad barnen om avföringsprover, för att analysera dessa med avseende på maskinfektion.

– De var tjänstvilliga och efter en kvart hade vi tio prover som vi kunde preparera och sedan skanna med MoMic. Av proverna var 80 procent infekterade, säger Johan Lundin.

I skolan fanns ingen elektricitet, men med hjälp av den välutvecklade och snabba mobilnätet gick det att skicka 20 bilder i sekunden från mobilmikroskopet för analys på distans.

– Vi hade en digital motorväg, men ingen el, säger Johan Lundin.

På jakt efter parasiter och cellförändringar

Även vad gäller malaria råder stor brist på tillförlitlig diagnostik i Afrika. Enligt Johan Lundin borde det årligen utföras 100 miljoner fler analyser, för att alla som uppvisar symtom ska kunna testas. Detta sker inte i dag och malaria tar 430 000 liv varje år, flest bland barn. Med MoMic ska de nu analysera blodutstryk för att kunna fånga upp smittade personer.  I dag används ofta snabbtest, som likt graviditetstest ger svar med två streck på en sticka. En avigsida är dock att dessa håller ojämn kvalitet.

– Och både vad gäller maskinfektion och malaria vill vi undvika massbehandling av alla som skulle kunna vara smittade, eftersom det ökar risken att parasiterna utvecklar motståndskraft mot läkemedlen, säger han.

Nu är det återigen dags att prova prototypen på plats i Afrika. Bara några dagar efter intervjun är Johan Lundin tillsammans med ett par kolleger på väg till Tanzania och Kenya. I den tanzaniska staden Bagamoyo, norr om huvudstaden Dar es Salaam, har de samlat 600 malariaprover som nu ska läsas in och sedan analyseras med avseende på förekomsten av infekterade röda blodkroppar. Tanken är att se hur väl AI-systemet hittar avvikelser i cellerna och därefter jämföra resultatet med ”golden standard”, som innebär att en patolog undersöker samma prover i mikroskop.

– Alla proverna är definierade som ”positiva” med snabbtest, så vi får se hur träffsäkra de är, säger Johan Lundin.

Stödet från Familjen Erling-Perssons stiftelse möjliggör en annan viktig studie. Här ska cellprover från 500 kvinnor analyseras med avseende på de förändringar som föregår livmoderhalscancer. Kvinnorna fångas upp vid en klinik i Kinondo i Kenya, och har det gemensamt att de är smittade med HIV och därför regelbundet besöker kliniken. Denna virusinfektion är förknippad med en ökad risk för att dessutom drabbas av cancer, vilket gör provtagningen ännu viktigare. Även här ska forskarna undersök hur väl diagnostiken står sig, både vid visuell analys och via AI, och jämföra med konventionell analys.

Oscar Holmström (förgrund), Dr. Jumaa Mbete (mitten), klinikchef Harrison Kaingu

– Denna omfattande studie av cervixcancer hade inte gått att genomföra utan stiftelsens stöd, så det är helt avgörande. Hoppeligen ska vi inte hitta så många kvinnor som har cellförändringar, men de vi identifierar kommer att få behandling vid närmaste större sjukhus i Msambweni, säger han.

Förmåga att koppla ihop teknik och medicin

Snabbare analys av cellprover kan även vara av värde i högresursländer som Sverige eller Finland, där det i dag är patologer som undersöker cellprover för att avgöra hur allvarlig en tumör är eller om en bröst- eller prostatacancer spritt sig till lymfkörtlarna. Johan Lundin beskriver hur det kan se ut i Helsingfors: Här får patologen ta sig i taxi till sjukhuset när det är dags för en bröstcanceroperation och sedan vänta tills att det finns prover att analysera i mikroskop.

– Även om patologen undersöker prover från flera operationspatienter i följd så är det ju ett resursslöseri, jämfört med om en biomedicinsk analytiker preparerar provet, skannar det och skickar det digitalt för analys, säger han och fortsätter:

– Här går den digitala diagnostiken i barnskor, jämfört med hur det ser ut inom exempelvis radiologin, där bilder redan länge rutinmässigt analyserats digitalt.

Johan Lundin nämner att de även har planer på att använda MoMic för så kallade sputomprover, alltså upphostningsprover, för att diagnosticera tuberkulos.

– Här är problemet att det är svårt att få fram tillräckligt bra prover att analysera, säger Johan Lundin.

De senaste 15 åren har han varit intresserad av att förbättra och sprida medicinsk diagnostik, så att fler kan få tillgång till den. För att skapa innovationer behövs ett öppet sinne, något som också avspeglas i hans motto, ett citat från Nobelpristagaren Koichi Tanaka: ”Den som vill forska bör aldrig låta det sunda förnuftet stå i vägen för arbetet”.

Johan Lundin tror att en viktig egenskap i hans arbete är att kunna se nya samband och koppla ihop teknik och medicin.

– Exempelvis läste jag om en algoritm som användes av textilindustrin för att hitta felaktiga sömmar och små felslag i väven, och tänkte direkt att ”det är ju samma problem som vi vill lösa med våra celler och vävnader!

OM Johan Lundin:

Sedan 2012 är han gästprofessor inom Global hälsa, vid Institutionen för folkhälsovetenskap vid Karolinska institutet på 20 procent. Han är även verksam vid Institutet för molekylärmedicin i Finland, FIMM, vid Helsingfors universitet. Han utbildade sig till läkare i Helsingfors, och disputerade sedan inom medicinsk diagnostik med hjälp av biomarkörer. År 2014 startade han företaget Fimmic, med numera 20 medarbetare. Affärsidén är en molntjänst för bildbaserad analys av biologiska prover med artificiell intelligens.

Johan Lundin Foto: Institutet för molekylärmedicin i Finland (FIMM), University of Helsinki

På fritiden har han tillsammans med sin far byggt ett hus i Hangö och började förra året att ägna sig åt kitesurfing.

Johan Lundin OM multidisciplinära samarbeten:

Inom vårt projekt där vi vill utveckla ett nytt instrument är sådana samarbeten en nödvändighet från första stund. En utmaning när medicinare och ingenjörer ska samarbeta är att beskriva resultat och utfall – vi medicinare är vana att förhålla oss till osäkerhet, något kan möjligen vara si eller så – medan man på den tekniska sidan gärna vill ha ett klart beslut, är cellen infekterad eller inte? Ett eller noll?

Text: Lotta Fredholm

Till fler artiklar