Hyppää pääsisältöön

Tupakka on nyt hyvien puolella

Lauri Reuter
Biotekniikan tutkija Lauri Reuter Lauri Reuter Kuva: Yle/Jukka Lintinen prisma studio blogikesä

Ensimmäisen kerran ihminen eristi virusproteiineja ja kokonaisia viruksia tupakasta. Työ palkittiin kemian Nobelilla 1946. Nyt, 70 vuotta myöhemmin, tupakka voi olla avain muun muassa vakavien virusepidemioiden torjumiseen, kirjoittaa Lauri Reuter blogissaan.

Tupakka on yksi maataloushistorian tuottoisimmista kasveista, josta tupakkayhtiöt käärivät valtavia voittoja koko viime vuosisadan ajan. Maailma eli hyytävän jakomielistä aikakautta ja syöpää markkinoitiin seksikkäillä mielikuvilla. Samaan aikaa laboratorioissa tapahtui jotain aivan muuta. Tuottoisan kasvin tutkimiseen irtosi rahaa ja tupakasta tuli kasvitutkijoiden valkoinen hiiri.

Nicotiana benthamiana, tupakan sukulaiskasvi
Nicotiana benthamiana on tupakan sukulaiskasvi, jota käytetään proteiinien tuottamiseen VTT:n kasvibiotekniikan laboratoriossa. Nicotiana benthamiana, tupakan sukulaiskasvi Kuva: Lauri Reuter prisma studio blogikesä

Aloitetaan proteiineista. Proteiinit ovat elämän pieniä lego-palikoita. Kaikki elämä perustuu proteiinien muodostamiin rakenteisiin ja toimintoihin. Jos joku toiminto on rikki, tarvitaan varaosia. Tarvitaan lääkkeitä. Esimerkiksi vasta-aineet, hormonit, kuten insuliini ja rokotteet ovat proteiineja. Ja proteiinien kanssa meillä on ongelma. Ne ovat parhaillekin biokemisteille valtavan suuria ja monimutkaisia molekyylejä ja niiden tuottaminen synteettisesti on lähes mahdotonta. Yksi tapa tuottaa varaosia on etsiä ne luonnosta. Esimerkiksi sian ruhosta eristetty insuliini toimii ihmisen elimistössä mainiosti. Sillä hoidettiin diabetesta pitkään, kunnes keksittiin parempi tapa.

Elävät solut valjastettiin tuottamaan vierasta proteiinia antamalla niille sopivat ohjeet - geenit. Jo 80-luvulta lähtien insuliinin tuottamiseen on käytetty bakteereja, joihin on siirretty ihmisen insuliinia koodaava geeni. Rokotteet taas tuotetaan immunisoimalla kananmunia . Paljon kananmunia. Pelkästään GSK:n Dresdenin rokotetehdas käyttää 360 000 munaa päivässä. Monimutkaisempien proteiinien tuottamiseen on käytettävä soluviljelminä kasvavia eläinsoluja. Esimerkiksi monet uudet syöpälääkkeet tuotetaan hamsterin munasarjasoluissa tai hyönteissoluissa. Tutkijoiden kesken puhutaan solutehtaista.

Islantilaisissa kasvihuoneissa kasvaa ohraa, joka tuottaa jyviinsä ihmisen ihoa korjaavia proteiineja.

No entä se tupakka? Ensimmäinen kasvissa tuotettu ihmisproteiini oli kasvuhormoni. Vuosi oli 1986 ja kasvi oli tupakka. Kasveista tuli vihreitä tehtaita, jotka toimivat auringon valolla ja tuottavat proteiineja niiden perimään tallennettujen ohjeiden mukaan. Kolmekymmentä vuotta myöhemmin tehtaalle annettiin uusi resepti ja hihnalta tuli ulos uusi tuote: ZMapp, se kuuluisa lääke Ebolaan.

Kasvit ovat solutehtaina sofistikoituneita; ne pystyvät rakentamaan paljon monimutkaisempia proteiineja kuin bakteerit. Joissain tapauksissa kopiot ovat jopa alkuperäisiä parempia. Lisäksi kasvit ovat eläinsoluihin verrattuna todella helppoja kasvattaa. Ne tarvitsevat vain yksinkertaisia ravintoaineita, vettä ja valoa. Ja jos mummon pelargonian kasteleminen tuntuu joskus hankalalta, niin kokeilepa hamsterin munasarjasolujen kasvattamista.

Kasvit ovat myös turvallisia. Niistä ei tartu tauteja eikä niissä, toisin kuin sian ruhoissa, ole mitään epäilyttävän eläinperäistä. Monia niistä voi jopa syödä! Israelissa kehitetään lääkeainetta tuottavia porkkanan soluja, jotka potilas voi näppärästi juoda porkkanasmoothiena piikittämisen sijaan. Islantilaisissa kasvihuoneissa taas kasvaa ohraa , joka tuottaa jyviinsä ihmisen ihoa korjaavia proteiineja. Niistä tehdään voidetta, jolla häviävät rypyt.

Siitä tuli HULK.

Maailma tapahtuu, mutta niin tapahtuu Otaniemessäkin. Meillä VTT:n kasvibiotekniikan laboratoriossa kasvaa puolukkaa, lakkaa, ohraa, tupakkaa ja paljon muuta. Täällä kasvit kasvavat petrimaljoilla ja pulloissa -soluviljelminä. Niitä hoidetaan valkoinen takki päällä eikä sormia tarvitse liata multaan. Oma väitöskirjani on tarina siitä, miten tupakan soluista tehdään entistä parempia solutehtaita aivan uudenlaisille lego-palikoille. Sellaisille, joita voidaan käyttää entistä paremmassa syövän hoidossa tai nanokokoisten sensorien osina. En voi kertoa vielä kaikkea, mutta sen voin, että tarinalla on onnellinen loppu. Tupakalle annettiin resepti, jolla valmistuu vihreänä hohtavaa proteiinia ja laitettiin tehdas pyörimään. Kuuden sadan litran bioreaktorissa kasvavat kasvisolut olivat niin häkellyttävä näky, että AA15/16:na tunnettu solulinja piti nimetä uudestaan. Siitä tuli HULK.

bioreaktori jossa kasvaa vihreänä fluoresoivaa proteiinia
Vihreänä fluoresoivaa proteiinia tuottava tupakan solulinja, HULK, kasvaa bioreaktorissa, jossa olosuhteita voidaan kontrolloida tarkasti. bioreaktori jossa kasvaa vihreänä fluoresoivaa proteiinia Kuva: Lauri Reuter prisma studio blogikesä
Ensimmäistä kasveissa valmistettua influenssarokotetta testataan jo.

Kasvit ovat siis sofistikoituneita, helppoja ja turvallisia, mutta ennen kaikkea ne ovat nopeita. Influenssarokote täytyy suunnitella joka vuosi uudelleen, koska virukset muuntautuvat. Ja koska seuraavan talven rokotteiden valmistaminen kananmunissa ottaa aikaa, on suunnitelmat tehtävä ajoissa etukäteen. Virukset saavat etumatkaa ja osa ehtii usein väistää rokotteen antaman suojan. Koska tupakka on perinteisiä solutehtaita huomattavasti nopeampi, jää viruksille vähemmän etumatkaa ja rokotesuojasta tulee parempi. Ensimmäistä kasveissa valmistettua influenssarokotetta testataan jo Yhdysvalloissa, ja sen odotetaan olevan markkinoilla jo 2018. Rokotteiden nopea tuotanto on elintärkeää varsinkin, kun on tarve reagoida bioaseisiin tai nopeasti leviävään uuteen pandemiaan.

Tupakkateollisuuden tarina ei ole vielä aivan lopussa, mutta tupakka on siirtynyt hyvien puolelle. Ebola-lääke ja lintuinfluenssa-rokotteet ovat alkua. Tulevaisuudessa yhä useampi lääke tuotetaan vihreissä solutehtaissa.

Kirjoittaja: Lauri Reuter

Prisma Studion oma biotekniikan tutkija Lauri Reuter viettää arkipäivänsä solutehtaalla. Reuter visioi, että rokotteet ja lääkkeet kasvatetaan tulevaisuudessa pelloilla ja kasvihuoneissa. Laurin intohimoina ovat geenien ja kasvisolujen lisäksi ruoka, kiipeily sekä Oopperan mehiläiset.

Prisma Studion asiantuntijat bloggaavat itselleen tärkeistä tiedeaiheista.

  • Oppimisvaikeus on hidaste muttei este

    Neljä eri oppimisvaikeutta ja miten niitä voi kuntouttaa.

    Oppimisvaikeudet ovat yleisempiä kuin luullaan, mutta ne ovat suurelta osin kuntoutettavissa ja voitettavissa. Usein ne linkittyvät toisiinsa: huono työmuisti hankaloittaa laskemista ja lukemista, samoin hahmotushäiriö. Neliosaisen podcast-sarjan kussakin osassa perehdytään yhteen merkittävään oppimisvaikeuteen, sen ilmenemismuotoihin, kuntoutustapoihin ja mahdollisiin arjen apukeinoihin.

  • Talousrikollinen, muista potenssiinkorotus!

    Jäät kiinni, jos rikot paitsi Suomen, myös Benfordin lakia!

    Talousrikolliset jättävät usein kirjanpitoon jälkiä rötöksistään. Kohtalokkaaksi kiinnijäämisen kannalta koituu se, että he tietämättään rikkovat paitsi Suomen, myös Benfordin lakia, kirjoittaa teollisuusmatemaatikko Samuli Siltanen blogissaan. Huomio, kaikki epärehelliset velalliset siellä Vanajan avovankilassa! Mietittekö, miten syyttäjä keksi kaivella mätää kirjanpitoanne?

  • Vanhan ruuan museo sai alkunsa unohtuneista omenoista

    Salaisen ruokamuseon näytteet jopa 50 vuotta vanhoja

    Kieli poskessa kerätty kokoelma vanhaa ruokaa ilahduttaa Tvärminnen eläintieteellisen tutkimusaseman henkilökuntaa ja opiskelijoita Hangossa. Vanhin esine on lihaliemikuutio vuodelta 1963. Kuivaksi kovettuneita ruuantähteitä on aseteltu huolellisesti esille tutkimusaseman ruokalan vitriiniin.

Lue myös - yle.fi:stä poimittua

Tiede

  • Talousrikollinen, muista potenssiinkorotus!

    Jäät kiinni, jos rikot paitsi Suomen, myös Benfordin lakia!

    Talousrikolliset jättävät usein kirjanpitoon jälkiä rötöksistään. Kohtalokkaaksi kiinnijäämisen kannalta koituu se, että he tietämättään rikkovat paitsi Suomen, myös Benfordin lakia, kirjoittaa teollisuusmatemaatikko Samuli Siltanen blogissaan. Huomio, kaikki epärehelliset velalliset siellä Vanajan avovankilassa! Mietittekö, miten syyttäjä keksi kaivella mätää kirjanpitoanne?

  • Kuusi huomiota tulevaisuudesta, joiden ei pitäisi yllättää

    Lauri Reuter kokoaa Global Solutions -ohjelman antia.

    Biotekniikan tohtori ja Prisma Studion asiantuntija Lauri Reuter esittelee blogissaan keskeisimmät havaintonsa Piilaaksosta, jonne eri alojen huiput ovat kokoontuneet ratkomaan ihmiskunnan suurimpia haasteita. "Juuri nyt, enemmän kuin koskaan ennen, on tärkeää nähdä horisontin taakse, ennakoida teknologian kehitystä ja ohjata sitä oikeaan suuntaan."

  • Vanhan ruuan museo sai alkunsa unohtuneista omenoista

    Salaisen ruokamuseon näytteet jopa 50 vuotta vanhoja

    Kieli poskessa kerätty kokoelma vanhaa ruokaa ilahduttaa Tvärminnen eläintieteellisen tutkimusaseman henkilökuntaa ja opiskelijoita Hangossa. Vanhin esine on lihaliemikuutio vuodelta 1963. Kuivaksi kovettuneita ruuantähteitä on aseteltu huolellisesti esille tutkimusaseman ruokalan vitriiniin.

  • Katse taivaalle kesäpilviin

    Katse taivaalle kesäpilviin

    Kesä on erinomaista aikaa tutustua pilviin. Tuttujen poutaisten Cumulus-kumpupilvien lisäksi taivaalla vaeltaa valkoisia kalanruotoja, höyheniä ja joskus ufomaisia pilviviritelmiä. Ne erottuvat hyvin sinistä taivasta vasten. Kesätaivaalle kuuluvat myös näyttävät ukkos- ja myrskypilvet.