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.
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.
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
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.
Yle Tieteen asiantuntijat bloggaavat itselleen tärkeistä tiedeaiheista.
