1.12.2014

Bakteerien muodostamaa biofilmiä on vaikea tuhota

Bakteeriyhteisöt eli biofilmit aiheuttavat ihmisissä sitkeitä kroonisia tulehduksia. Niihin eivät tehoa hyvin antibiootit eivätkä ihmisen omat puolustusmekanismit. Krooniset biofilmitulehdukset ovat kasvava ongelma, mutta vielä emme tiedä tarkalleen, millaisilla mekanismeilla bakteerit pitävät pintansa. Taistelukeinoja biofilmejä vastaan etsii akatemiatutkija Riikka Ihalin.

Hampaiden plakki on malliesimerkki biofilmistä, joka voi aiheuttaa eri sairauksia, kuten kariesta ja hampaiden kiinnityskudosten tulehdusta parodontiittia. Aggressiivisessa parodontiitissa eräs merkittävä bakteeri on Aggregatibacter actinomycetemcomitans (*). Juuri sitä tutkii akatemiatutkija Riikka Ihalinin ryhmä Turun yliopiston Biokemian laitoksella. He selvittävät, sitooko bakteeri tulehduksen välittäjäainetta ja miten se muuttaa ilmiasunsa kestäväksi biofilmiksi.

(*) Hirviömäinen nimi avautuu helppotajuisemmaksi! Lähtökohtana oleva latinan kielen aggregare  (tulla yhteen, kiinnittyä) viittaa bakteerien taipumukseen kertyä yhteen. Toinen nimi kuvaa bakteerien viihtymistä sädesienien eli aktinomykeettien seurassa (acits, ’säde’; myces, ’sieni’; comitans, ’ohessa oleva’).

Biofilmi pitää sinnikkäästi pintansa elimistössä

Biofilmi on bakteeriyhteisö, joka on kiinnittynyt tyypillisesti johonkin pintaan, kuten parodontiitissa hampaan pinnalle ientaskussa.

”Yksittäisiä bakteerisoluja ympäröi bakteerien tuottama soluväliaine. Aine toimii muurina elimistön puolustustekijöitä vastaan. ”

Biofilmin havaitessaan elimistö käynnistää puolustusreaktion, jossa muodostuu tulehduksen välittäjäaineita. Näitä välittäjäaineita bakteerit voivat kuitenkin ”sitoa”, jolloin biofilmin ja erityisesti bakteereja suojaavan väliaineen muodostus voi lisääntyä. Biofilmin väliaineen koostumus saattaa jopa muuttua tilanteen mukaan. Biofilmi voi myös vähentää puolustussolujen määrää ja aktiivisuutta, mikä helpottaa biofilmin leviämistä.

”Aikaisemmin on tutkittu biofilmien bakteerilajeja . Olennaista on tietää, mitä biofilmit tekevät ja miten ne häiritsevät puolustusta. Me selvitämme bakteerin ja isännän vuoropuhelua, josta voi löytyä avain parodontiitin ja muidenkin tulehdusten hoitoon.”

Bakteerimutantit ”suurennuslasin” alla

Ihalinin ryhmä on ensimmäisenä maailmassa näyttänyt, että biofilmin bakteerit siirtävät tulehduksenvälittäjäainetta solunsa sisälle. Kukaan muu ei ole perehtynyt aiheeseen yhtä pitkäjänteisesti.



Tutkija ei koskaan työskentele yksin eikä saa merkittäviä tuloksia aikaan ilman osaavia yhteistyökumppaneja. Ihalin ryhmineen juhlii keväällä 2012 ensimmäisen tohtorikoulutettavansa paluuta tutkijavierailulta Yhdysvalloista.

Ryhmän kehittämää bakteerimutanttikantaa tutkitaan kudosviljelymallissa, joka matkii ienkudosta. Käytännössä bakteerin proteiineja tuotetaan kolibakteerissa, ja niiden avulla tutkitaan bakteeriproteiinien ja tulehduksenvälittäjäaineiden välistä biokemiallista ”keskustelua”.

”Mekanismeista saadaan luotettavaa tietoa, koska tutkimme samanaikaisesti biokemiallisia yksityiskohtia ja tautitilaa matkivia kudosviljelymalleja.”

Luova ajatus syntyy muualla kuin töissä

Ihalinin ryhmässä on tällä hetkellä kaksi väitellyttä tutkijaa ja yksi tohtorikoulutettava. Senioritasoinen hammaslääkäri-tutkija pitää porukan kiinni todellisuudessa, jotta työ ei vajoa liian syvälle molekyylien ihmeelliseen maailmaan. 

Viiden vuoden tutkimustavoitteena on tuntea tulehduksenvälittäjäaineiden sitoutumisen biokemiallinen periaate. Se helpottaisi lääkemolekyylien kehitystä.

Tulevien rahoitusten haku on koko ajan käynnissä. ”Tutkimus pyörii yhä hupenevan ulkopuolisen rahoituksen turvin, jonka saaminen alkaa jo olla sattumastakin kiinni. Monet erinomaiset projektit ja tutkijat jäävät ilman rahoitusta. ”

”Varsinainen luova ajattelutyö tapahtuu muualla kuin töissä. Työpaikka on siihen liian levoton! Uudet ajatukset saattavat syntyä lenkkipolulla, lasta nukuttaessa, saunan lauteilla, lattioita pestessä tai mökillä pihahommissa.”

Kirjallisia töitä kahden lapsen äiti tekee myös kotona illalla lasten nukahdettua, mutta tutkijankin täytyy joskus kytkeä itsensä irti ajattelemisesta. Ihalin tekee sen luistimet jalassa. ”Taitoluistelussa ei pysty ajattelemaan muuta kuin liikettä luistimen kapealla terällä. Lajissa kiehtoo vaikeus ja äärimmäinen palkitsevuus, kun vihdoin oppii jotain uutta.”



Luistimen terien päällä tutkijakaan (toinen vasemmalla) ei voi ajatella kuin liikettä! Äitiystauon jälkeen Ihalin toivoo pääsevänsä vielä kilpailemaan muodostelmaluistelusssa. Nyt taidot pysyvät tekniikkatunneilla. (Kuva: Tero Wester)

Uranuurtaja koki aluksi epätoivoa ja yksinäisyyttä

”Olen kai pohjimmiltani ollut aina tutkija. Valintojani on ohjannut uteliaisuus, ja vaikeiden asioiden tekeminen kiehtoo. En ole miettinyt työtä ’työnä’ ja ansioiden hankkimisvälineenä, vaan ura on ollut jatkoa omille kouluttamis- ja -kehittämisprojekteille.”

Lukiossa kiinnostivat eniten kemia, biologia ja matematiikka, yliopistossa houkutti välimaastoon sijoittuva biokemia.  Tutkimustyö tuli tutuksi jo kesken gradun, kun töitä löytyi Turun yliopiston Hammaslääketieteen laitoksen tutkimusprojektista. Homma eteni vauhdikkaasti, ja pian valmistumisen jälkeen tarjottiin jatko-opiskelupaikkaa. Postdoc-tutkimus parodontiitin ja biofilmin parissa Uumajassa Ruotsissa oli merkittävä käännekohta.  Ihalin teki rohkean päätöksen aloittaa oman tutkimusaiheen Suomessa – aivan ensimmäisenä.

”Rahoituksen saaminen oli haastavaa. Toisinaan mielen valtasi epätoivo ja yksinäisyys. Lähdin liikkeelle tyhjästä: hain henkilökohtaisia apurahoja säätiöiltä, sillä palkallista työpaikkaa minulla ei ollut. ”

Sinnikkyys toi tulosta. Säätiöiden rahoitukset mahdollistivat alustavat tutkimukset. Niiden perusteella Ihalin haki ja sai Suomen Akatemian tutkijatohtorirahoituksen, joka riitti oman ryhmän perustamiseen ja mahdollisti haastavammat tutkimusasetelmat.

”Se oli tutkijanurani todellinen käännekohta, jota on vieläkin vaikea uskoa todeksi. Sitten kolmannella hakukerralla, vuonna 2013, sain Akatemiatutkijan tehtävän. Nykyinen viisivuotinen rahoitus on ollut onnenpotku, joka mahdollistaa tutkimuslinjan syventämisen ja ryhmän kasvattamisen.”

Teksti: Nina Mäki-Kihniä
Kuvat: Riikka Ihalinin kuva-arkisto ja Tero Wester

Viimeksi muokattu 6.5.2015

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