Elimistön rajapintojen kuten verisuonten tai ihon tutkiminen vie sairauksien leviämisen jäljille

Rajapintakudoksisista tutkitaan, miten elimistö ohjaa niiden toimintaa. Tutkimusta tehdään sekä molekyylien että solujen ja niiden muodostamien kudosten tasolla. Huippuyksikkö selvittää, miten esteiden toimintahäiriöt johtavat sairauksiin. Tavoitteena on lisätä toimintahäiriöistä johtuvien sairauksien hoitokeinoja tai jopa ehkäistä niitä toimintahäiriöitä korjaamalla.

Ivaskan oma ryhmä tutkii integriinejä, jotka säätelevät solujen liikkumista ja kykyä aistia pehmeää, jäykkää sekä venytystä. ”Niitä on tutkittu esimerkiksi ihossa, ja niiden tiedetään vaikuttavan siihen, mitkä karsinogeenit aiheuttavat ihosyöpää.” Ivaskan mukaan integriinitutkimus on huippuyksikön maailmanluokassa ainutlaatuinen tulokulma paljon tutkittuihin syöpiin sekä elimistön omiin rakenteisiin kuten verisuoniin.

Professori Pipsa Saharisen ryhmä on tunnistanut tekijöitä, jotka säätelevät verisuonten seinämän läpäisevyyttä ja vaikuttavat syöpäsolujen kulkeutumiseen verenkierron kautta keuhkoihin sekä etäpesäkkeiden muodostumiseen. Tutkimus korostaa syöpäsolun mikroympäristön keskeistä roolia syövän leviämisen estämisessä. Tulokset on äskettäin julkaistu Nature Communications -tiedejulkaisussa.

Professori Sara Wickströmin ryhmä on kehittänyt menetelmän, joka tekoälyn avulla pystyy analysoimaan potilaiden näytteistä yksittäisiä soluja ja niiden ilmiasuja. Tutkimuksessa löytyivät sekä syövän että terveen kudoksen ilmiasut. Tulosten perusteella kehitetään syövän diagnostista testiä, jolle on haettu jo kaksi patenttia sekä Business Finlandin jatkorahoitus startup- eli tuotekehitysyritystä varten.

Wickströmin johtama ryhmä on saanut merkittäviä tuloksia myös ikääntymisen liittymisestä rajapintakudosten toimintaan. ”Vanhenemisessa kaikki rajapintatoiminnat heikkenevät. Kyky estää rajapintojen läpäisevyyttä heikkenee. Olemme osoittaneet, että tämä johtuu ainakin osittain solu- ja kudosmekaniikan muutoksesta. Solujen normaali toiminta häiriintyy mekaanisen ympäristön muutoksen seurauksena, mikä aiheuttaa kroonista tulehdusta ja hidastaa kudosvaurioiden kuten haavojen parantumista”, Wickström kertoo.

Mallintamisella parempaa ymmärrystä ryhmien työstä

Professori Pekka Lappalaisen ryhmä tutkii aktiiniproteiinia. ”Se on työhevonen, joka vastaa solujen muodonmuutoksista. Se vastaa solujen liikkumisesta ja soluliitosten ylläpidosta. Me yritämme ymmärtää, miten sitä säädellään ja miten muut proteiinit sitoutuvat siihen sekä miten se toimii oikealla tavalla oikeassa paikassa.” Wickströmin, Saharisen ja Ivaskan ryhmien tutkimukset ovat kytköksissä tähän.

Professori Ilpo Vattulainen mallintaa muiden tutkimusta. Esimerkiksi Lappalaisen ryhmän tuottama kuva proteiinista ei vielä kerro, mitä tämä proteiini tekee. Vattulaisen ryhmä tekee molekyylidynamiikan simulaatioita, jotka ovat kuin videoita proteiinin toiminnasta. Mallintamalla Lappalaisen tuottamia kuvia voidaan paremmin ymmärtää, miten proteiini toimii. Mallinnuksessa hyödynnetään myös koneoppimista.

Vattulaisen mukaan huippuyksikön sisäisellä yhteistyöllä pystytään paremmin ymmärtämään erilaisten rajapintojen samankaltaisuuksia ja soveltamaan yhdellä rajapinnalla tehtyä tutkimusta johonkin toiseen. Näin elimistöä ja sen tauteja ymmärretään paljon laajemmin.

Suomen Akatemian tutkimuksen huippuyksiköt kuuluvat oman tieteenalansa kansainväliseen kärkeen. Huippuyksiköiden laajat tutkimuskokonaisuudet uudistavat tutkimusta, kehittävät luovia tutkimusympäristöjä ja innovaatioita sekä kouluttavat uusia lahjakkaita tutkijoita suomalaiseen tutkimus- ja elinkeinoelämään. Solumekaniikka biologisten esteiden toiminnassa -huippuyksikkö on mukana vuosien 2022–2029 ohjelmassa.

Koko juttu huippuyksiköstä on luettavissa Suomen Akatemian yleistajuiselta Tietysti.fi-sivustolta. Juttu on toimitusten käytettävissä. Toivomme, että mainitsette lähteenä Tietysti.fi-sivuston.

Lisätietoja:

• Juttu huippuyksiköstä
• www.tietysti.fi
• Yksikön verkkosivut
• Suomen Akatemian huippuyksikkörahoituksesta
• Professori Johanna Ivaska, Turun yliopisto, johanna.ivaska@utu.fi, p. 040 5020 812