Miksi Clostridium botulinum -bakteeri tappaa? Professori Miia Lindströmin johtaman tutkimuksen tavoitteena on selvittää, miksi ja missä olosuhteissa tämä maaperässä ja vesistöissä elävä bakteeri tuottaa botoxina tunnettua tappavaa hermomyrkkyä botuliinitoksiinia.

Miia Lindström on saanut sekä European Research Council (ERC) Consolidator Grant -rahoituksen että Suomen Akatemian hankerahoituksen loppuvuodesta alkaviin 4–5-vuotisiin tutkimushankkeisiin.

Bakteriologian tutkimus on muutoksessa. Enää ei oleteta koko tutkittavan bakteerikolonnan koostuvan miljoonista identtisistä ja samalla tavoin käyttäytyvistä bakteerisoluista vaan kasvustojen oletetaan käyttäytyvän ennemminkin monisoluisen ”elimen” tavoin, jossa työnjakoa yksittäisten solujen tai solujoukkojen välillä toteutetaan ja koordinoidaan vasteena ympäristön viesteihin.

Tämä on lähtöajatus myös professori Miia Lindströmin johtamassa Clostridium botulinum –bakteerin tutkimuksessa.

– Pyrimme ymmärtämään, miksi bakteerit, tai osa niistä, tuottavat tappavaa hermomyrkkyä, botuliinia ja mikä niitä motivoi.  Jos ymmärtäisimme syvällisesti, mitä hyötyä hermomyrkyn tuottamisesta bakteerille on, voisimme saada selville, miten bakteerin myrkyntuotantoa voitaisiin säädellä ja hallita, Lindström kertoo.

Botoxia ruuassa – ei kiitos!

Vaikka C. botulinum -bakteeri on tunnettu jo pari vuosisataa, se on hermomyrkkytuotantonsa takia edelleen kiinnostava. Botuliini aiheuttaa jo gramman miljoonasosan määrissä botulismia, joka ilmenee neliraajahalvauksena ihmisellä tai eläimellä. Tauti saattaa johtaa kuolemaan hengityslihasten halvaantuessa. Toipuminen edellyttää viikkojen tai kuukausien tehohoitoa.

– Botulismi on onneksi äärimmäisen harvinainen mutta kuitenkin tunnettu ruokavälitteisenä ilmiönä, jota vastaan elintarviketeollisuus jatkuvasti kamppailee, Lindström sanoo.

Itiölliset bakteerit, kuten C. botulinum, ovat yksi bakteeriryhmä, jota koko elintarvikeketjussa esiintyy. Itiöitä esiintyy maaperässä ja vesistöissä, joista ne siirtyvät ravintoketjuun. Itiölliset bakteerit ovat yllättävän kestäviä, koska niillä on kestävä kuori, joka suojaa niiden perimää ja muita toimintoja. Näin ollen osa niistä pystyy selviämään myös elintarviketeollisuuden prosesseista.

– Nykyisin elintarvikkeiden käsittelyprosessit ovat kuluttajien vaatimuksesta suhteellisen mietoja, Lindström toteaa.

Elintarvikkeita pakataan yhä useammin hapettomiin pakkauksiin, kuten tyhjiöpakkauksiin tai suojakaasuun.

– Monet itiölliset bakteerit viihtyvät sekä hapettomissa että kylmissä olosuhteissa, jolloin osa niistä pystyy tuottamaan toksiineja kasvunsa aikana.

rahoitusten myötä Tavoitteena johtoasema

C. botulinum -tutkimusta voi tehdä vain erikoislaboratorio-oloissa, koska hermomyrkkyä tuottavien bakteerikasvustojen käsittelyyn vaaditaan turvalaboratorio.

– Meillä on eläinlääketieteellisessä tiedekunnassa erinomainen laboratorio ja vahva työskentelykulttuuri jo yli 25 vuoden ajalta neurotoksisten bakteerien kimpussa. Laboratorion perusti alun perin professori Hannu Korkeala, Lindström kertoo.

– Maailmanlaajuisesti arvioiden olemme kolmen parhaan C. botulinum -tutkimuslaboratorion joukossa, mutta uusien rahoitusten avulla tavoittelemme nyt johtoasemaa.

Tutkimusryhmä koostuu tällä hetkellä kahdesta post doc -tutkijasta, kuudesta väitöskirjantekijästä ja vaihtelevasta määrästä lisensiaatti- ja maisterivaiheen opiskelijoita sekä harjoittelijoita.

– Ryhmän metodista osaamista pystytään nyt merkittävästi vahvistamaan uusilla rekrytoinneilla mittavan rahoituksen myötä, Lindström iloitsee.

Kansainvälinen yhteistyö on välttämätöntä

– Meillä on toimivat kontaktit globaalisti kaikkiin C. botulinum -tutkijoihin, mutta erityisen keskeisessä roolissa on ollut yhteistyö Nottinghamin yliopiston kanssa, jossa on kehitetty työkaluja klostridibakteerien geneettiseen manipulaatioon. Tämä on perusedellytys tekemisellemme mutta on ollut mahdollista vasta vähän aikaa, Lindström sanoo.

– Muita tärkeitä yhteistyökumppaneita ovat Lissabonin uuden yliopiston ITQB-instituutti, jossa on vahvaa osaamista solutason bakteeritutkimuksissa, sekä bakteeritutkimuksen Mekkana tunnettu ranskalainen Pasteur-instituutti.

Professori Miia Lindströmin C. botulinum -bakteerin tutkimukseen keskittyvä tutkimusryhmä työskentelee Helsingin yliopiston eläinlääketieteellisessä tiedekunnassa Viikin kampuksella. Professori Lindström on saanut European Research Council (ERC) Consolidator Grant -apurahan että Suomen Akatemian hankerahoituksen loppuvuonna 2016 alkaviin tutkimushankkeisiin. Meneillään on lisäksi kolme tutkimushanketta, joista elintarviketurvallisuuteen sekä tuotantoeläinten botulismiin keskittyviä hankkeita rahoittaa maa- ja metsätalousministeriö, ja itiöllisten bakteerien perustutkimukseen liittyvää hanketta rahoittaa EU. Ryhmä on tai on ollut partnerina viidessä eurooppalaisessa laboratorio- ja tutkimusyhteistyöverkostossa.