Yliopistojen yhteistyö mullisti biotieteiden tutkimuksen
Stefan Hell sai Nobel-palkitulle tutkimukselleen tukea Turusta, jossa biotieteiden tutkimus vietiin yliopistojen välisen yhteistyön myötä uudelle tasolle.
John Erksson ja Pekka Hänninen tarkastelivat optoakustista mikroskooppia samassa laboratoriossa, jossa Stefan Hell testasi ideoitaan 1990-luvun alussa.
Stefan Hell vastaanottaa kemian Nobel-palkinnon 10.12.2014 tutkimuksesta, joka sai alkunsa Turun yliopistossa. Hell testasi korkearesoluutiomikroskopian periaatteita Turun yliopiston biofysiikan laboratoriossa, BioCityn viidennessä kerroksessa.
Nyt viidennessä kerroksessa istuvat lääketieteellisen fysiikan ja tekniikan professori Pekka Hänninen Turun yliopistosta ja biotieteiden laitoksen professori John Eriksson Åbo Akademista. Miehet havainnollistavat Hellin huomiota fluoresenssista, jonka kvantti-ominaisuuksien hyödyntäminen mahdollistaa valomikroskopian erottelukyvyn parantamisen.
Kun Hänninen osoittaa vihreää valoa rodamiiniksi kutsuttua väriainetta sisältävään näytepurkkiin, valon väri muuttuu oranssiksi. Pöydällä oleva kolajuoma fluoresoi paremmin kuin kahvi, jonne vihreä valo katoaa lähes tyystin. Silti lähes kaikki värilliset materiaalit ja nesteet fluoresoivat. Korkearesoluutiokuvantamisessa fluoresenssi-ilmiötä hyödyntäviä mittapisteitä, eli molekyylejä, havainnoidaan biologisesta näytteestä halutulta alueelta, jolloin kuva muodostuu tietokoneen näytölle piste pisteeltä.
– Hellin tutkimus oli ilman muuta yksi vastavalmistuneen BioCityn tutkimuksen keihäänkärjistä. Mikroskopian kehityksellä oli silloin merkittävä rooli, Hänninen kertoo.
Soluviestinnän tutkimus lähestyy elämän perimmäisiä kysymyksiä
Hell saapui Turkuun sopivaan aikaan, sillä Turun biotekniikan keskus oli muuttanut BioCityyn vain vajaata vuotta aiemmin, vuonna 1992. Ennen yhteisiä tiloja eri alojen tutkijat tekivät töitä yksinään, eivätkä usein edes tienneet, mitä viereisessä huoneessa tapahtuu. BioCityn valmistumisen myötä yliopistot alkoivat käyttää yhteisiä laitteita ja tehdä tiiviimmin tutkimusta yhdessä, mikä paransi huomattavasti Turun asemaa biotieteiden tutkimuksessa.
Yksi yliopistojen välisestä yhteistyöstä hyötynyt tutkimusala on soluviestinnän tutkimus, jota tehdään molemmissa yliopistoissa. Elimistömme solut viestittävät toisilleen jatkuvasti, mutta esimerkiksi syövän syntyyn riittää, että yksi viesti menee väärin.
– Elimistössämme syntyy koko ajan syöpäsoluja, jotka immuunisolut yleensä eliminoivat, mutta joskus syöpäsolu selviää hyökkäyksistä ja voimistuu. Syövän synnyn selvittämisessä suurimmat kehitysaskeleet on otettu juuri viestimolekyylien sektorilla, kun on löydetty viestejä, joihin voidaan vaikuttaa, Eriksson kertoo.
Erikssonin mukaan soluviestinnän tutkiminen on ensiarvoisen tärkeää, sillä kaikki keskeiset elämän prosessit määritellään soluviestinnän kautta. Solut viestittävät toisilleen jatkuvasti elämän perusedellytyksiin liittyvistä asioista, kuten hengissä säilymisestä, liikkumisesta ja ravinnonsaannista.
Juhani Knuutin mukaan sydän- ja verisuonisairauksien yleistymiseen vaikuttaa länsimainen elintapa, jossa ravinnon ja energian laatu ja määrä eivät kohtaa tarpeen kanssa. Sepelvaltimosairauksista eivät kuitenkaan enää kärsi nuoret aikuiset, kuten vielä 80-luvulla.
Tutkimuksen kirjo ulottuu molekyylistä potilaaseen
”Atomeista anatomiaan” on Turku Bioimaging -verkoston tutkimusta kuvaava motto. Se tarkoittaa, että yhdessä organisaatiossa voidaan tutkia sekä tietyn taudin aiheuttavaa molekyyliä että potilasta, jolla on kyseinen sairaus – ja useaa tekijää tämän jatkumon välillä. Turku Bioimaging -verkosto koordinoi biologisen kuvantamisen työtä, laitehankintoja ja koulutusta yliopistoissa ja Tyksissä.
– Tautia aiheuttavan molekyylin kohdalla tutkitaan esimerkiksi, miten taudin voisi parantaa terapian tai lääkeaineen avulla. Molekyylien vuorovaikutussuhteita pyritään muuttamaan kantasoluhoidoilla, immunoterapialla tai lääkeainetutkimuksella, Eriksson sanoo.
Molekyylitutkimuksessa kehitettyjä hypoteeseja voidaan testata aluksi yksinkertaisilla solumalleilla ja lopulta eläimillä. Parhaassa tapauksessa jatkumon loppupäässä on potilas, johon hoitomenetelmää kokeillaan.
– Turussa diagnostiikka on maailman huippuluokkaa ja täällä luodaan diagnostisia menetelmiä hyvin varhaisessa vaiheessa. Kun löydämme jossakin tautitilassa olennaisen mekanismin, saatamme löytää myös mekanismin, jolla tauti voidaan torjua. Yleensä tämä vie kuitenkin aikaa ja pienistä löydöistä muodostuu vuosien varrella kokonaisuus, Hänninen toteaa.
Teksti ja kuvat: Jenni Valta