Solujen kielen tutkija

14.2.2014

Akateemikoksi nimitetty professori Irma Thesleff on selvittänyt elinten kehitystä ohjaavia mekanismeja, etenkin kehittyvien solujen välistä viestintää – ”solujen kieltä”. Thesleffin luoman hammasmallin avulla on päästy selvittämään sikiönkehitystä ja kehityshäiriöitä.

”Nimitys akateemikoksi tuli tietenkin yllätyksenä, ja otan sen nöyränä vastaan. Myönnettävä on, että vähän hirvittää liittyä tähän seuraan. Toivon, että voin vaikuttaa nimityksen myötä johonkin tärkeään asiaan,” kertoo Irma Thesleff.

Thesleffin tieteelliset ansiot solujen kielen selvittämisessä ovat kansainvälisesti tunnustettuja. Yli 300 tieteellistä tutkimusta ja muuta julkaisua tehneelle tutkijalle on myönnetty useita tieteellisiä palkintoja ja kunnianosoituksia, kuten Anders Jahre -pääpalkinto, Apollonia-palkinto ja Isaac Schourin muistopalkinto, kunniatohtoruuksia, Vuoden Professori -arvonimi (2005) ja jäsenyys Suomalaisessa Tiedeakatemiassa, Suomen Tiedeseurassa sekä Euroopan molekyylibiologian järjestössä (EMBO). Amerikkalainen tiedejärjestöjen kattojärjestö (AAAS) myönsi hänelle Fellow-nimityksen (2009) tunnustuksena tieteenalan kehityksen huomattavasta edistämisestä.

Merkittäviä tuloksia jokaisella vuosikymmenellä

Thesleffin tutkijan ura alkoi professori, kansleri Lauri Saxénin johtamassa laboratoriossa Helsingin yliopiston patologian laitoksella 1970-luvulla. Väitöskirjassaan Thesleff selvitti huuli-suulakihalkioiden syntyyn vaikuttavia tekijöitä ja jatkoi kehityksen mekanismien tutkimista hiirillä ja hampailla. Arvostettu laboratorio tarjosi kansainvälisen työyhteisön, mikä oli Suomessa vielä tuolloin harvinaista.

”Minulle oli alusta asti selvää, että kansainvälinen yhteistyö on ainoa tapa tehdä tutkimusta. On myös kantava voima tuntea kuuluvansa kansainväliseen ryhmään, jolla on yhteinen tavoite.”

1980-luvun alkupuolelle tultaessa Thesleff oli erottanut kehittyvästä hampaasta toistensa kanssa keskustelevat kudososat ja osoittanut, että osien välissä oleva solunulkoinen väliaine oli oleellisen tärkeä kehitykselle.

Akatemiatutkijana Thesleff kokosi tutkimusryhmä, joka kehitti vuosikymmenen kuluessa Helsingin yliopiston hammaslääketieteen laboratoriossa uusia molekyylibiologisia tekniikoita ja hampaan kasvatustekniikoita. ”Osoitimme usean eri soluväliaineen ja solun pinnan komponentin tärkeyden hampaan varhaiselle muotoutumiselle ja hammasluuta ja kiillettä muodostavien solujen erilaistumiselle.”

Keskiössä solujen välinen viestintä

Kehitysbiologiassa koettiin mullistavia ahaa-elämyksiä 1980-luvun puolivälissä. Samojen kehitysgeenien huomattiin ohjaavan eri eliöissä samoja kehitysvaiheita, esimerkiksi silmien muodostumista. Löydettiin liukoisia pieniä molekyylejä eli kasvutekijöitä, jotka välittävät solujen välistä viestintää. Thesleff ryhmineen keskittyi niihin, ja solujen viestintä varmistui uran punaiseksi langaksi.

”Vuonna 1993 osoitimme ensimmäisinä, että tietty viestimolekyyli, BMP4, välittää hampaan kahden kudoksen välillä viestin, joka aloittaa hampaan kehityksen. Toinen viestimolekyyli, FGF4 puolestaan välittää hieman myöhemmässä kehitysvaiheessa hammaskruunun muotoutumista ohjaavia solujen välisiä vuorovaikutuksia.”

Solusta toiseen siirtyviä signaaleja, jotka vaikuttavat solun kehitykseen, löydettiin vähitellen lisää. Ymmärrettiin, että viestimolekyyleistä rakentuu ”solujen kieli”. Yksi solu rakentaa viestin ja erittää sen soluväliaineeseen, josta se siirtyy toisen solun pintaan ja aktivoi solun tekemään jotain uutta.

”Kertakaikkisen ihmeellistä se oli ja on yhä”, kuvailee Thesleff solujen kieltä. Kieli on yhteinen kaikille elimille, jopa kaikille eläimille, ja se on säilynyt läpi evoluution. Esimerkiksi rotan viestimolekyyli BMP toimii banaanikärpäsessä kuten kärpäsen oma BMP.”

Thesleff kuvaa kielivertausta osuvaksi. ”Solujen on puhuttava samaa kieltä ymmärtääkseen toisiaan. Kun solu lähettää viestin, toinen solu ymmärtää sen vain, jos sen pinnassa on vastaanottamiseen sopiva reseptori. Ja aivan kuten ihmisten välillä, solujen keskustelu saa aikaan muutoksen. Kun’puhuu’ toisen kanssa, kumpikaan ei ole enää entisensä.”

Huippututkimusta

Viestimolekyylit ovat olleet yksi tieteen merkittävimmistä oivalluksista. Voidaan puhua tieteellisestä vallankumouksesta, sillä signaalit selittävät paljon kehityshäiriöistä ja syövästä evoluutioon.

Thesleffin asema maailman johtavaksi asiantuntijaksi hampaiden ja muiden syntyperältään samanlaisten elinten, kuten hiusten ja sylkirauhasten, kehityksessä on rakentunut vuosikymmenten aikana. ”Olen tehnyt tällä saralla enemmän havaintoja kuin kukaan muu, koska olen pysynyt samassa kysymyksessä kauan ja saanut katsoa sitä eri kanteilta.”

Tutkimus sai nostetta vuonna 1995, kun hammaslääketieteen professorina työskennellyt Thesleff valittiin kansainvälisen haun jälkeen Helsingin yliopiston erillislaitoksen Biotekniikan instituutin kehitysbiologian tutkimusjohtajaksi. Muutto mahdollisti kokopäiväisen tutkimustyön, ja ryhmä sai työlleen hyvät puitteet ja resurssit. Thesleff toimi akatemiaprofessorina (1998–2003), ja kehitysbiologian ohjelma valittiin Helsingin yliopiston huippuyksiköksi (1997-2001) sekä Suomen Akatemian huippuyksiköksi (2002-2007). Nyt Thesleffin ryhmä on mukana akatemiaprofessori Jukka Jernvallin johtamassa Suomen Akatemian huippuyksikössä (2014-2019).

Läpimurtoja ja tieteellisiä seurannaisvaikutuksia löytyy koko uran ajalta. Thesleff loi kansainvälisesti hyväksytyn mallin siitä, miten kahden kudoksen välinen vastavuoroinen viestintä säätelee hampaan muotoutumista ja kiilteen ja hammasluun muodostumista, ja löysi hampaan epiteelin kantasolun hiiren etuhampaasta. Hänen kehittämillään menetelmillä tutkitaan hampaiden kehittymistä kantasoluista ja solujen viestien välittämistä, ja hän on osoittanut useiden viestimolekyylien merkityksen hampaan ja myös muiden elinten kuten luun ja karvojen kehityksessä. Thesleffin luoma hammasmalli viestimolekyyleineen on tärkeä evoluutiobiologian tutkimusmalli, jota hyödynnetään Suomessa Jukka Jernvallin johdolla. Thesleff on selvittänyt myös kehityshäiriöitä: miten virheet solujen viestiverkostoissa aiheuttavat erilaisia häiriöitä, hampaiden ja karvojen puuttumisen ja huuli- ja suulakihalkioiden lisäksi esimerkiksi pään luiden kehityksessä. Yhteistyössä hammaslääketieteen laitoksen tutkijoiden kanssa löytyi geenimutaatio, joka aiheuttaa hampaiden kehityshäiriöiden lisäksi myös paksusuolisyöpää.

Hammaslääkärin identiteetti

Hammaslääkärin identiteetti on motivoinut tutkimustyötä. Thesleff on oikomishoidon erikoishammaslääkäri (1983), ja hän teki tutkimus- ja opetustyön ohella kliinistä potilastyötä Biotekniikan instituuttiin siirtymiseen asti, jolloin kolmen lapsen äidin ja tutkijan oli luovuttava jostain.

Oikomishoitoon erikoistuminen on tukenut hammastutkimusta, koska tärkeässä roolissa ovat hampaiston kehitys ja kehityshäiriöt, kuten hammaspuutokset, puhkeamisongelmat, sekä leukaluiden kasvuhäiriöt. ”Läheinen suhde yliopiston hammaslääketieteen laitokselle tutkimuksessa ja luennoimalla on säilynyt. 2000-luvulla teimme yhdessä uraauurtavaa tutkimusta hammaspuutosten geenivirheistä. Se jatkuu laitoksen tutkijoiden voimin.”

”Hammaslääkärit monissa maissa ovat ottaneet minut tutkijana omakseen, ja olen päässyt korostamaan tutkimuksen merkitystä hammaslääketieteessä. Kollegojen suosituksesta saadut palkinnot ja kunniatohtorin arvonimet lämmittävät erityisesti. Hammaslääkärin tausta on auttanut kohdentamaan tutkimusta tarpeelliseen ja käytännössä mahdolliseen. Tiedän, mitä kliinisiä ongelmia on olemassa ja millaisia sovellusmahdollisuuksia erilaisilla tutkimuksilla voisi realistisesti olla.”

Omina vaikuttajinaan Thesleff kiittää professori Lauri Saxénia ja monia oppilaitaan, etenkin kehitysbiologian professori Seppo Vainiota, akatemiaprofessori Jukka Jernvallia ja dosentti Marja Mikkolaa.

Tulevaisuus

Thesleffille on tärkeää tulevien tutkijoiden kuoppaisen ja liiankin haastavan urapolun järkeistäminen sekä naisten asema akateemisessa maailmassa. Niihin hän on pyrkinyt vaikuttamaan oman toimintansa lisäksi eri luottamustoimissa kuten tutkijakoulujen johtokunnissa ja jäsenenä mm. Suomen Akatemian terveystieteen toimikunnassa ja Valtion tiede- ja teknologianeuvostossa sekä johtajana Helsingin ja Aalto yliopiston Biocentrum Helsinki tutkijaverkostossa ja Viikin biokeskuksen vastuullisten tutkijoiden organisaatiossa. 

Thesleff on nähnyt tutkijan työnkuvan muutoksen. Työ tehdään nopeammin, kovemmassa kilpailupaineessa, suurissa ryhmissä, suurina kokonaisuuksina, eikä mahdollisuuksia ole ilman merkittävää rahoitusta. Informaatiovirta, kuten julkaisutahti ja julkaisujen määrä, on nopeutunut. ”Täytyy panostaa siihen, että kannustamme tutkijauralle ne ihmiset, joilla on aito kiinnostus, halu ja kyky oppia ymmärtämään asioita. Olemme jo lähellä sitä rajaa, että mahdollisuudet tehdä tätä työtä ovat liian haasteelliset.”

Thesleff on edelleen Helsingin yliopiston Biotekniikan instituutin kehitysbiologian tutkimusohjelman johtaja. Monitieteisten ryhmien neljäkymmentä tutkijaa keskittyvät jatkossakin solujen välisen viestinnän signaaliverkostoihin ja niiden vaikutukseen sikiön elinten kehitykselle. Tuloksista odotetaan kliinisiä sovelluksia perinnöllisten sairauksien diagnostiikkaan, ehkäisyyn ja hoitoon. Kehitysbiologiaa sovelletaan tulevaisuudessa etenkin kantasolututkimukseen ja regeneratiiviseen terapiaan, joka tähtää uusien elinten ja kudosten kasvattamiseen, kun kantasolututkimus ja signaalit avaavat mahdollisuuden kudosten rakentamiseen.


Teksti: Niina Mäki-Kihniä
Henkilökuva: Veikko Somerpuro 

Julkaistu alun perin A propos -verkkolehdessä.

Viimeksi muokattu 4.5.2015
Seuraa meitä:
FacebookSlideshareTwitterYoutube
VAIHDE 029 533 5000
KIRJAAMO 029 533 5049
FAKSI 029 533 5299
   
SÄHKÖPOSTI etunimi.sukunimi@aka.fi
AUKIOLO Arkisin 8.00-16.15
   
HENKILÖHAKU »
YHTEYSTIEDOT, LASKUTUS  JA
REKISTERISELOSTEET»
KYSYMYKSET JA PALAUTE »