Emme tiedä, mitä tarvitsemme, ja siksi perustutkimus on tärkeää

Mikä on pienempi kuin kynän kärjellä paperiin painettu piste ja sen sisään mahtuu kaksi metriä tavaraa?

Niinpä, vastaus on tuma! Näitä solun sisäisiä komentokeskuksia mahtuisi millille jonoon sata. Kun jokainen tuma pitää sisällään kaksi metriä DNA:ta, löytyy millille asetetusta tumarivistöstä DNA-juostetta yhteensä 200 metriä. Matka, jonka Usain Bolt on taittanut 19,19 sekunnissa.

Tämä on mittakaava, jonka sisään yliopistotutkija Minna-Liisa Änkö, apulaisprofessori Teemu Ihalainen ja muut CMP-tutkimuskeskuksen tutkijat zoomaavat. Tutkimuksen ytimessä ovat solun molekylaariset prosessit eli suomeksi se, miten solut toimivat ja millaista on molekyylien välinen vuorovaikutus. Ja molekyylejähän solussa riittää – pelkästään proteiinimolekyylejä löytyy yhdestä solusta useampi kymmenen miljoonaa.

Jokaisen solun sisässä onkin valtava määrä erilaisia vuorovaikutuksia, jotka kilpailevat keskenään. Näiden vuorovaikutusten myötä solu tekee jatkuvasti perustavanlaatuisia päätöksiä: mikä solu minä olen, mitä minun pitää tehdä, elänkö minä, kuolenko minä?

– Välillä tuntuu mahdottomalta, että tällaisessa keitoksessa, jossa on valtava määrä erilaisia molekyylejä, pystyy olemaan mitään hallittua toimintaa. Eiväthän molekyylit ole ajattelevia olentoja, ne vain liikkuvat, törmäilevät toisiinsa ja reagoivat toisiinsa lämpöliikkeen mukana, Ihalainen kuvaa.

Silti homma kuitenkin toimii ja kaaos on järjestäytynyt. Solut muodostavat toimivia kudoksia, jotka muodostavat toimivan eliön, kuten ihmisen.

Myös tutkimuksessa skaala ulottuu yksittäisestä molekyylistä kokonaiseen eliöön ja fysiologiaan. Molekyylejä tutkitaan soluympäristöissä, kudoksissa ja kokonaisissa eliöissä, kuten seeprakaloissa. Tämä on tärkeää, koska ympäristö vaikuttaa merkittävästi molekyylin toimintaan – sinäkin liikut ja käyttäydyt eri tavalla huoneessa, joka on ahdettu täyteen ihmisiä kuin jos olisit huoneessa yksin. Siksi yksittäisen molekyylin tutkiminen koeputkessa ei riitä.

Kun näkökulma on terve, saa enemmän selville

Syy siihen, miksi asioita kannattaa tarkastella pienessä mittakaavassa, selittyy arkisella esimerkillä:

– Jos auto menee rikki, täytyy tietää, mistä osista se on rakennettu ja mikä osa pitää vaihtaa, jotta se pystytään korjaamaan. Me yritämme selvittää, miten organismit on rakennettu, Änkö havainnollistaa.

Kuva: Jonne Renvall/Tampereen yliopisto

Pienen mittakaavan lisäksi keskuksessa tehtävässä tutkimuksessa oleellista on terve näkökulma: tutkijat yrittävät ymmärtää, mitä tapahtuu normaalissa tilanteessa, kun kaikki menee hyvin ja eliö on terve.

– Tutkimusta voi rakentaa sairaudesta käsin, mutta usein sen selvittäminen, mitä normaalitilanteessa tapahtuu, tuottaa enemmän tietoa. Silloin opimme ymmärtämään myös mitä tapahtuu, kun kaikki ei toimi ja tulee erilaisia vikatilanteita. Sitä tietoa voi hyödyntää sairauksien ymmärtämiseen, Änkö huomauttaa.

Tieto auttaa myös sairauksien ja vammojen hoidossa. Jopa yleisessä käytössä olevien lääkkeiden kohdalla ei välttämättä tiedetä tarkasti, miten ne toimivat. Toimintamekanismien tuntemisen sijaan perinteinen lääkekehitys on ollut enemmän kiinnostunut siitä, että lääke auttaa ja potilas paranee. Tämä on johtanut siihen, että lääkkeillä on kaikenlaisia sivuvaikutuksia.

– Toivon, että me voisimme tässä tutkimuskeskuksessa oikeasti tehdä rationaalista suunnittelua ja tietää, miten kaikki toimii. Silloin meillä voisi olla näistä mekanismeista nousevan ymmärryksen ansiosta repertuaari eri vaihtoehtoja, kun jotain pitää korjata, Änkö sanoo. 

– Juuri noin. Meiltä puuttuu perusta eli ymmärrys. Emme tiedä soluista ja niiden prosesseista tarpeeksi. Siksi emme vielä voi suunnitella esimerkiksi selkäydinvamman hoitoon biomateriaalia, joka tukee neuronien kasvua ja sitä, että ne löytävät toisensa uudestaan. Kuten Lego-palikoiden kanssa, ensin pitää tehdä ensimmäinen kerros ja sitten vasta lisätä ikkunat ja rakentaa katto, Ihalainen jatkaa.

Prosessien parempi ymmärrys auttaisi myös sairauksien ennustamisessa ja ennaltaehkäisyssä. Niiden avulla voitaisiin tunnistaa biologisia merkkiaineita, jotka paljastavat esimerkiksi tulossa olevan syövän, ja antaa jo alkuvaiheessa oikeanlaiset täsmälääkkeet. Ja koska prosessit olisivat tiedossa, myös yksilöiden väliset erot voitaisiin tunnistaa paremmin ja käyttää kussakin tilanteessa juuri kyseiselle potilaalle sopivaa hoitoa.

Yhteiskunnallinen hyöty ei tule vain tutkimustuloksista

Jos tutkimuskeskuksessa mielenkiinto kohdistuu molekyylien vuorovaikutukseen, niin vuorovaikutus on myös keskeinen osa keskuksen tutkimusryhmien toimintaa. On arvokasta, kun samaa ilmiötä voidaan tutkia erilaisilla työkaluilla ja eri näkökulmista. Kun eri tutkijoiden tulokset lyödään yhteen, voi totuus olla taas lähempänä.

– Biotieteellinen tutkimus on metodologisesti todella laajaa. Siinä yhdistyy useita aloja kuten biologia, kemia, fysiikka, laskennalliset alat, lääketiede ja tekniikka. Näin valtavia kenttiä kukaan ei voi hallita, vaan tutkimus on nimenomaan yhteistyötä. Muiden ryhmien osaaminen tuodaan oman tutkimuskysymyksen ympärille, Ihalainen sanoo.

Kuva: Jonne Renvall/Tampereen yliopisto

CMP-tutkimuskeskuksen kivijalka on perustutkimus. Tutkimuksellisten tavoitteiden lisäksi he haluavatkin tuoda myös perustutkimuksen ja sitä tekevien tutkijoiden arvon näkyväksi.

Ihalainen harmittelee yhteiskunnassa vallitsevaa asenneilmapiiriä, jossa perustutkimus koetaan hyödyttömäksi näpräämiseksi. Jahtaamme uutta Nokiaa, innovaatioita ja kaupallistettavia sovelluksia emmekä ymmärrä, että perustutkimuksessa hyöty tulee 15–20 vuoden jänteellä ja että jokaisen sovelluksen – myös sen kännykän – taustalla on perustutkimus.

Koronarokotteet ovat tästä erinomainen esimerkki.

– Puhutaan, miten rokotteet kehitettiin 18 kuukaudessa, mutta näinhän ei toki käynyt. RNA-rokotteita oli hiljaisuudessa tutkittu ja kehitetty 20–30 vuotta. Kun tuli se tilanne, jossa tarvittiin hopealuotia, sovellus pystyttiin pitkäjänteisen perustutkimuksen ansiosta tekemään nopeasti, Änkö sanoo.

Koronarokotteet ovat myös hyvä esimerkki siitä, ettemme tiedä, mitä tarvitsemme. Siksi meidän täytyy varautua asioihin, joiden emme vielä tiedä olevan tulossa. Ja siinä on perustutkimuksen tärkein ja kriittisin merkitys.

– Lisäksi me koulutamme seuraavaa tutkijasukupolvea. Mikäpä laajentaisi tietopohjaa ja osaamista paremmin kuin vaikeiden perustutkimuksellisten ongelmien ratkaiseminen. Tutkimustulokset eivät siis ole lopullinen ja ainoa yhteiskunnallinen hyöty, Ihalainen lisää.

– Me menemme klassisesti eteenpäin kumuloituvan tiedon kautta. Ihmiskunnan sivistys ja se teknologian taso, missä nyt ollaan, on rakennettu tällä tavalla. Se on siis varmaan ihan toimiva konsepti, Ihalainen sanoo.