Vaikuttavan tutkimuksen takana on toimiva infrastruktuuri

Korkeatasoinen tutkimus ja opetus vaativat panostuksia tutkimuslaitteisiin ja -ympäristöihin. HiLIFE kerää yhteen life science -alojen infrat yliopiston kampuksilla.

Kumpulanmäellä humisee Helsingin yliopiston radiokemian yksikön sydän, 12 tonnia painava hiukkaskiihdytin, syklotroni. Huoneen kolmemetriset seinät eristävät neutronisäteilyä.

Dosentti Anu Airaksisen 13-henkinen tutkimusryhmä käyttää syklotronia lyhytikäisten radioisotooppien tuottamiseen. Tavoitteena on kehittää radiolääkeaineita syövän kuvantamiseen ja hoitoon.

Pääasiassa tutkimusprojektit liittyvät pienikokoisten nanolääkemateriaalien seuraamisen elimistössä. Sen mahdollistaa aineen leimaaminen radioaktiivisella isotoopilla, jonka kulkua on mahdollista kuvantaa tarkasti PET- ja SPECT-menetelmin.

– Lisäksi meneillään on tutkimus, jossa radioaktiivinen merkkiaine toimii sekä syövän kuvantamisessa että hoidossa, Airaksinen kertoo.

Synteesiyksikkö

Laboratorion todelliset työjuhdat ovat lyijykaapin sisältä operoitavat synteesiyksiköt, joissa radiolääkeaineet valmistetaan. Puhdistusprosessin jälkeen ne ovat valmiita injektoitaviksi laboratorion koe-eläimiin, hiiriin ja rottiin.

– Eläinkokeissa halutaan varmistua siitä, että nanolääke kulkeutuu syöpäkudokseen. Tutkimus on tärkeää, koska nanolääkkeet saattavat vaurioittaa herkkiä elimiä, Airaksinen selventää. 

Kansainvälisesti poikkeuksellinen yksikkö

Maailmalla vastaavat infrastruktuurit toimivat usein sairaaloiden yhteydessä.  Nanomateriaalit ja nanotoksisuus ovat nuoria tutkimusaloja, joten sairaalakäytössä olevaa laitteistoa ei voisi potilasturvallisuussyistä käyttää Airaksisen tutkimusryhmän tarkoituksiin.

– Infra mahdollistaa sen, että voimme olla tutkimuksen eturintamassa uusilla materiaaleilla ja yhdisteillä, Airaksinen sanoo.

Perustutkimus voi linkittyä yhä vahvemmin kliiniseen tutkimukseen, kun radiolääkeainesynteesitoiminta kasvaa Meilahden sairaalassa.

– Uskon, että saamme hyvät puitteet tutkimuksesta suoraan potilastyöhön ulottuvalle tutkimusyhteistyölle, Airaksinen sanoo.

Yhteistyötä edistää myös yliopiston elämäntieteitä monitieteisesti tutkiva HiLIFE-tutkimusinstituutti, joka kokoaa yhteen life science -alojen tutkimusinfrastruktuurit. Mukana on yhteensä 73 tutkimusinfraa, jotka on koottu 23 alustalle. Niiden toimintaa arvioidaan toukokuussa.

– Infrojen tuominen yhteen on tarjonnut tutkijoille jo nyt ahaa-elämyksiä. Mikään yksittäinen menetelmä ei ole kaiken kattava, vaan tutkimusongelman ratkaisemiseen niitä tarvitaan useita, Airaksinen kertoo uuden toimintatavan merkityksestä.

Yliopiston perustutkimus kehittää tutkimusmenetelmiä

– Monet yksikössä käytetyt menetelmät todetaan ensin toimiviksi omassa perustutkimuksessa ja tarjotaan sitten myös muille, sanoo biotekniikan instituutissa toimivan elektronimikroskopiayksikön johtaja dosentti Eija Jokitalo.  

Viime vuonna yksikössä toteutettiin 130 projektia, joista 30 oli yhteistyöprojekteja ja loput tutkimusyksiköiden tai kaupallisten toimijoiden ostamia palveluita.

­– Ilman omaa tutkimustoimintaa emme pystyisi tarjoamaan näin laajasti uusimpia tekniikoita, Jokitalo lisää.

Hänen oma tutkimuksensa liittyy solulimakalvoston rakenteeseen.

Läpäisyelektronimikroskooppikuva hiiren alkion kantasolusta, jossa solulimakalvosto näkyy pseudovärjättynä keltaiseksi.

– Se on solun toiminnoille elintärkeä organelli, joka on eritysreitin ensimmäinen osa. Tavoitteena on lisätä oppikirjatason solubiologista ymmärrystä siitä, miten solut toimivat.

Solun sisälle menevään tutkimukseen tarvitaan korkearesoluutioista elektronimikroskopiaa. Menetelmä vaatii tarkan näytteiden valmistusprosessin, sillä näytteet voivat olla vain 60 nanometrin paksuisia, jotta mikroskoopin elektronisuihku läpäisee ne.

Hiusta pitkittäissuunnassa halkomalla saataisiin noin 3000 leikettä, jotka voidaan elektronimikroskoopilla suurentaa jopa 100 000-kertaisiksi.

Kudosnäyte valetaan muoviin, josta leikataan ultramikrotomilla ja timanttiveitsellä 60 nanomillimetrin paksuisia näytteitä, joita voidaan tarkastella elektronimikroskoopilla.

– Valomikroskopialla voidaan tarkastella isompia alueita, kokonaisia soluja suhteessa toisiinsa, mutta elektronimikroskopialla nähdään solun sisään. Yhdistämällä molemmat menetelmät saadaan kokonaisvaltainen käsitys solujen toiminnasta, kertoo Jokitalo.

Elektronimikroskopiayksikkö on pioneeri myös 3D-elektronimikroskopiassa ja Jokitalon tutkimusryhmän kehittämä mallinnusohjelma on verkossa kaikkien vapaasti käytettävissä.

Lue lisää aiheesta: Elämäntieteet