Uusi professori Lotta-Riina Sundberg kehittää viruksista lääkkeitä bakteeri-infektioihin

Solu- ja molekyylibiologian professorin Lotta-Riina Sundbergin huomio on keskittynyt tauteja aiheuttaviin bakteereihin. Hän tutkii niiden toimintaa ja levinneisyyttä sekä erityisesti sitä, kuinka bakteeritauteja voidaan hoitaa bakteereja tuhoavien virusten eli faagien avulla. Jokaisella bakteerilla on oma faaginsa, joka voi tuhota bakteerin. Bakteerit torjuvat sisälle pyrkiviä faageja esimerkiksi tuottamalla proteiineja, jotka pilkkovat viruksien osia. Faagit taas puolestaan keskittyvät harhauttamaan bakteereja, jotta pääsevät lisääntymään isäntäbakteerissa.

- Bakteerit ikään kuin hankkivat rokotuksen faagia vastaan. Olemme havainneet, että tämä johtaa kilpajuoksuun faagin ja bakteerin välillä, sillä molemmat pyrkivät muuntelemaan omaa perimäänsä, bakteerit vältelläkseen infektiota ja faagit puolestaan kehittymällä infektiivisemmäksi. Haluan ymmärtää tämän kokonaisuuden molekyylitasolla, eli kuinka faagit vaikuttavat bakteerien toimintakykyyn ja toisinpäin, selventää tuore Jyväskylän yliopiston bio- ja ympäristötieteiden laitoksen professori Lotta-Riina Sundberg.

Faagit apuna tautien hoidossa

Viime vuosina Sundbergin huomio on kiinnittynyt enemmän ihmisten bakteerien aiheuttamiin tauteihin. Hän etsii faagiterapian avulla keinoja bakteeri-infektioiden hoitamiseen. Faagiterapiassa hyödynnetään faageja taudin hoitamisessa ja se tarjoaa vaihtoehtoisen hoitomuodon lääkkeiden rinnalle. Uusia hoitomuotoja tarvitaan kipeästi, sillä bakteerien lääkeresistenssi on lisääntynyt hälyttävästi. Viime aikoina Sundberg on ollut erityisen kiinnostunut ihmisten limakalvoista, jotka toimivat ensimmäisenä ihmisen immuunipuolustuksen osana. Limakalvoissa elelee oma mikrobiomi, jossa monet faagit odottelevat isäntäbakteerin ilmestymistä.

- Haluan ymmärtää, minkälaisia vaikutuksia faageilla on limakalvoilla, miten faagit sitoutuvat sinne ja havaitsevat taudin aiheuttavan bakteerin sekä tuhoavat sen. Kun ymmärrämme tämän toimintatavan, voimme mahdollisesti istuttaa faageja myös muualle ja estää näin tautien puhkeamisen, selventää Sundbeg.

Jyväsjärvestä eristettiin tuntematon virus

Sundberg on myös kiinnostunut tutkimaan faagien diversiteettiä erityisesti vesiympäristöistä. Hänen tutkimusryhmänsä tekee vuodenaikaisseurantaa, jossa selviää minkälaisia faageja ympäristössä esiintyy minäkin aikana. Jotta pystytään ymmärtämään paremmin viruksia ja niiden evoluutiota, tarvitaan tietoa niiden levinneisyydestä ja proteiinitason rakenteiden tutkimista. Hänen tutkimusryhmänsä on myös onnistunut eristämään tieteelle täysin uudentyyppisen viruksen Jyväsjärvestä. Kyseisellä viruksella oli rakenteellisia osia, jotka poikkesivat rakenteeltaan kaikista aiemmin tunnetuista viruksista.

- Hiljattain olemme myös onnistuneet eristämään faageja, joilla on oma immuunijärjestelmä. Tämä tarkoittaa sitä, että faagit ovat varastaneet immuunijärjestelmän bakteerilta. Kyseiset löydöt auttavat meitä pääsemään paremmin käsiksi virusten evoluutioon, eli siihen, miten eri virustyypit ovat kehittyneet, sanoo Sundberg.

Hurahti bakteereihin heti opintojen alussa

Lapsuudesta asti Sundberg on rakastanut liikkua luonnossa. Yläkoulussa urahaaveita oli useita, mutta Savonlinnan taidelukion maantiedon opettaja sai hänet lopullisesti kiinnostumaan biologiasta ja hän haki opiskelemaan Jyväskylän yliopistoon. Tutkijan ura alkoi akvaattisten tieteiden opiskelulla bio- ja ympäristötieteiden laitoksella vuonna 1997. Yliopiston ensimmäisillä kursseilla käytiin läpi bakteereja ja silloin Sundberg hurahti niihin.

- Oikeastaan tajunnan räjäytti se, kun ensimmäisen vuoden kurssilla viljelyalustalle levitettiin ainetta, mitä ei voinut nähdä. Seuraavana päivänä laboratorioon palatessani näin paljain silmin, kuinka paljon bakteereja olikaan ilmestynyt maljalle. Samalla kiinnostuin, mitä tapahtuu, kun bakteeri menee kehoon ja tauti puhkeaa, ihmettelee vieläkin Sundberg.

Pro gradu -tutkielman ja väitöstyön aikana Sundberg keskittyi kalaviljelyssä esiintyviin tauteihin ja vesiympäristöihin ja niiden bakteereihin.

- Löysimme oikeastaan vahingossa faagin, joka infektoi tutkimaani bakteeria. Samalla yhteistyö professori Jaana Bamfordin kanssa sai alkunsa. Aloimme eristää uusia faageja ja tutkia faagien vaikutusta kalojen taudin aiheuttamiskykyyn, selventää Sundberg.  

Filosofian tohtoriksi Sundberg väitteli vuonna 2005 flavobakteerista. Tällä hetkellä hän vetää Jyväskylän yliopistossa isäntä-patogeenivuorovaikutusten tutkimusryhmää ja on 1.2.2019 lähtien toiminut apulaisprofessorina bio- ja ympäristötieteiden laitoksella. Hänen roolinsa tiedekunnalle on ollut tärkeä. Kotimaisen ja EU-rahoituksen turvin Sundberg on johtanut useita tutkimushankkeita. Vuosina 2012-2017 Sundberg toimi Biologiset vuorovaikutukset -huippututkimusyksikössä. Vuodesta 2021 lähtien hän on ollut Jyväskylän yliopiston nanotiedekeskuksen tieteellinen johtaja.

Savonlinnasta kotoisin olevan Sundberg on opintojen ja tutkijanuran aikana asunut Jyväskylässä, mutta kansainvälisyyttä hän on kartuttanut tutkimusvierailuista USA:n (University of Wisconsin), Englantiin (University of Nottingham) ja Tanskaan (University of Copenhagen). Edelleen hän tekee paljon kansainvälistä yhteistyötä ja onkin kansainvälisesti tunnettu tutkija. Meneillään on myös patenttihakemus, joka liittyy faagien tuotantomenetelmiin.

Inspiroivaa on uusien asioiden löytäminen

Parasta Sundbergin mielestä hänen työssään on uusien asioiden löytäminen ja oman tietämyksen laajentaminen. Löydöt eivät ole aina sellaisia, mitä voisi odottaa, mutta varsinkin odottamattomat löydöt opettavat ja tuottavat uusia innovaatiota. Lisäksi Sundberg rakastaa työssään tiedon murusten kasaamista, sillä pienistä tiedonjyvistä kasvaa uusia kokonaisuuksia.

- Rakastan kasata tutkimuksesta esiin nousseita uusia tietoja yhteen palapelin tavoin. Palat eivät aina sovi hyvin yhteen ja aina löytyy jotain poikkeavaa, mikä ei sovi mukaan palapeliin. Joku voi kokea asian hyvinkin stressaavana, mutta itselle se on mahdollisuus oppia uutta, naurahtaa Sundberg.

Myös ihmiset tekevät työstä antoisaa. Opetuksen ja tutkimuksen kautta pääsee tekemään töitä opiskelijoiden kanssa.

- On todella avartavaa antaa nuorille mahdollisuuksia ja vaikuttaa heidän elämään. Opiskelijat ovat täynnä optimismia, mikä myös tarttuu minuun, iloitsee Sundberg.

Elämä ei ole pelkkää työtä

Sundberg huolehtii työn ja vapaa-ajan tasapainosta. Vapaa-aikaa Sundberg viettää luonnossa erityisesti kesällä mökkeilen. Hän harrastaa monipuolisesti liikuntaa, tekee käsitöitä ja viettää aikaa perheen kanssa.

- Tykkään olla menossa, tehdä ja suorittaa, mutta olen myös erittäin hyvä heittäytymään sohvalle vain olemaan, nauraa Sundberg.

Tutkimusryhmän sivut: https://www.jyu.fi/science/en/bioenv/research/biosciences/host-pathogen-interactions