18.5.2017

Bakteeritutkija ratkoo biofilmien arvoitusta

”Bakteerit ovat käsittämättömän fiksuja. Ne ovat mestareita muuntautumaan ja niiden evoluutio on huikean nopeaa”, Riikka Ihalin sanoo.

Yksin bakteerit ovat turvattomampia. Siksi ne muodostavat yhteisöjä, biofilmejä. Biofilmissä osa bakteereista väijyy levossa, eivätkä ne juuri kasva. Antibiootit tepsivät biofilmeihin kehnosti, koska niiden on vaikea tunkeutua biofilmiä ympäröivän soluväliaineen läpi, ja teho perustuu kasvun estämiseen.

Biofilmiä on esimerkiksi suussa esiintyvä bakteerikasvusto, jota aikaisemmin kutsuttiin plakiksi. Se aiheuttaa ientulehdusta ja parodontiittia, jossa biofilmi tuhoaa hampaan kiinnityskudoksia ja voi irrottaa hampaan. Suomessa parodontiitti on kansansairaus. Ihalinin tutkimusryhmä on keskittynyt tutkimaan Aggregatibacter actinomycetemcomitans –bakteeria (Aa), jonka on yksi parodontiitin keskeisistä patogeeneista.

”Bakteerit tietävät missä ne ovat ja missä tilassa ihmisen puolustusjärjestelmä milloinkin on. Ne muuttavat omaa käyttäytymistään sen mukaan. Ne eivät aloita virulenssitekijöiden tuotantoa ennen kuin siihen on tarvetta. Tutkimme, kuinka tämä tapahtuu tässä tietyssä bakteerissa.”

Ryhmä on onnistunut löytämään bakteerista kaksi aikaisemmin tuntematonta proteiinia. Toinen sitoo itseensä sytokiinejä, solun viestimolekyylejä, joiden välityksellä biofilmi saa tietoa isännästään. Toinen vastikään havaittu muodostaa mahdollisesti kanavan, mitä pitkin sytokiini  kulkee sisään bakteeriin.

Valitsin biokemian, koska haluan tietää, mitä elämä on, Riikka Ihalin kertoo. Kotona hän on 4- ja 11 –vuotiaiden lasten äiti. Lapsiperheen arki auttaa samaan ajatukset välillä irti työstä.

Kannustus auttaa

Ihalin kiinnostui biofilmeistä Turun yliopiston hammaslääketieteenlaitoksella, minne hän pääsi biokemian opiskelijana tutkimusapulaiseksi. Väitöksessään vuonna 2003 hän osoitti, että piparjuuren entsyymillä voidaan tappaa parodontiitin patogeeneja. Sen jälkeen tie vei postdoc-tutkijaksi Uumajaan, mutta akateeminen ura ei ollut vielä itsestäänselvyys.

”En uskaltanut ajatella itseäni tutkimusryhmän johtajana. Sitten tajusin, että eteenpäin pääsee tekemällä määrätietoisesti töitä.”

Ihalin alkoi rohkeasti yksin anoa säätiöiden apurahoja. Epävarmuus oli vielä taakkana, kun hän Turussa palkkasi omaan tutkimusryhmäänsä ensimmäiset työntekijät ja osallistui aktorina Turun yliopiston mentoriohjelmaan.

”Sain valtavasti kannustusta ja tietoa tutkijan ammatista. Vaikka yhdeksän rahoitusanomusta ei tärppää, kymmenes voi onnistua. Kannattaa uskoa itseensä, vaikka muut eivät vielä usko. Parhaimmat onnistumiset tulevat usein sieltä, missä kaikki tuntuu todella epävarmalta.”

Akatemiatutkijana vuonna 2013 aloittanut Ihalin on myöhemmin toiminut itsekin mentorina, Helsingin yliopiston mentoriohjelmassa, aloittelevalle tutkijajoukolle.

”Se on molemmin puolin hyvin hedelmällistä”, hän suosittelee.

Tällä hetkellä hän on työnantaja väitöskirjatyöntekijälle ja postdoc-tutkijalle. Ryhmässä työskentelee myös vaihto-opiskelija Englannista ja vieraileva tutkija, joka haluaa oppia proteiinien tuottoa ja puhdistusta. Kesäksi hän palkkaa kolme opiskelijaa, joista kaksi tekee samalla graduaan.

Hakemus on hyvä työkalu

- Perustutkimusta on jaksettava tehdä perinpohjaisesti, koska ei ole tiedossa, miten tuloksia joskus sovelletaan, muistuttaa Ihalin. Hän pitää tutkimustyön monipuolisuudesta. Edes jatkuva rahoituksen haku ei kyllästytä häntä.

”Koen hakemukset hyödyllisinä työkaluina. Omaa tutkimussuunnitelmaa joutuu päivittämään ja asioita priorisoimaan. Ajatukset saa samalla järjestykseen ja syntyy uusia oivalluksia. Tietysti rahoituksen epävarmuus välillä rasittaa, koska toimin täysin ulkopuolisen rahoituksen varassa.”

Ihalinilla on työtilat Turun yliopiston biokemian laitoksella. Koska Aa –bakteeri on taudinaiheuttaja, sitä viljellään suljetussa tilassa erillään muusta laboratoriosta.

Aa –bakteeria viljellään erikseen suljetussa tilassa, koska se on patogeeni, Riikka Ihalin näyttää.

”Saamme ne lisääntymään kynttiläpurkeissa. Kun tuikkukynttilä palaa purkissa, se vapauttaa hiilidioksidia, josta bakteeri pitää.”

Tutkimus tapahtuu pienkudosmalleissa. Kekseliäisyydestä on aina tutkijalle etua.

”Kasvatamme erikseen solumalleja ja biofilmiä, jotka sitten yhdistämme. Tuotamme myös tarvittavat sytokiinit itse, koska ne ovat kalliita.  Näin olemme säästäneet ainakin 100 000 euroa”, Ihalin hymyilee.

Hän on yksi harvoista Aa –bakteerin tutkijoista Suomessa, joten kansainvälinen verkostoituminen on ollut elinehto.

”Teen yhteistyötä ruotsalaisten, tanskalaisten ja sveitsiläisten Aa –bakteerin tutkijoiden kanssa. Ensimmäiset kontaktit löysin Uumajan yliopistosta.”

Aa:n virulenssitekijöitä tuotetaan kasvatuspulloissa kolibakteerissa.

Uusia lääkkeitä tarvitaan

Parasta tutkijantyössä on Ihalinin mielestä, että tutkijana voi havaita maailmasta asioita, joita kukaan muu ei ole vielä löytänyt.

”Resistenttiongelma on syntynyt siitä, että yritetään antibiooteilla estää bakteerien kasvua. Me virulenssitutkijat olemme hakemassa taistelussa bakteereja vastaan uutta näkökulmaa. Ajattelemme, että bakteereja pitää oppia tuntemaan paremmin, jotta voimme tulevaisuudessa vaikuttaa niiden taudinaiheuttamiskykyyn. Jos bakteerilta opitaan viemään virulenssi, niiden lisääntymisestä ei tarvitsisi olla enää niin huolissaan.”

Biofilmeihin kunnolla tepsiviä lääkkeitä ei vielä edes ole ja niiden aiheuttamat tulehdukset ovat kasvava ongelma. Se tuo paljon motivaatiota.

”Biofilmit viihtyvät pinnoilla. Jos parodontiitin irrottaman hampaan tilalle laitetaan keinojuuri, eikä tulehduspesäkettä saada hoidettua, saattaa myös hammasimplantti ajan myötä irrota. Biofilmien aiheuttamat tulehdukset ovat ongelma myös sisäkorvaistutteissa, keinonivelissä ja muissa ihmisen varaosissa, joita kehitetään koko ajan lisää.”

Teksti ja kuvat: Ulla Willberg

Viimeksi muokattu 26.9.2017

Tietysti.fi on Suomen Akatemian sivusto, joka kertoo yleistajuisesti Akatemian rahoittamasta tutkimuksesta sekä tieteestä ja tutkimuksesta yleensä. Sivuille kootaan muun muassa tutkijahaastatteluita, tieteen yleisötapahtumia, tiedeuutisia ja tutkimuksesta kertovia taustajuttuja.

Seuraa meitä:

Ota yhteyttä

Suomen Akatemian viestintä
terhi.loukiainen@aka.fi

Lisätietoja Suomen Akatemiasta www.aka.fi