Kaikilla elävillä organismeilla on kyky korjata omia kudoksiaan. Sisilisko pystyy kasvattamaan pudonneen hännän tilalle uuden, mutta ihmisellä ei näin kehittynyttä kykyä ole. Solubiologian professori Cecilia Sahlgrenille ei itseään korjaava sydän ole utopiaa, vaan yksi niistä monista tulevaisuuden sovelluksista, joihin CellMech-hankkeen puitteissa tehtävä tutkimus avaa mahdollisuuksia.

CellMech on yksi Åbo Akademin neljästä sisäisestä kärkitutkimusyksiköstä, ja sitä johtaa solubiologian professori Cecilia Sahlgren. CellMech-yksikössä tutkitaan noin viidenkymmenen tutkijan voimin, miten solut reagoivat mekaaniseen rasitukseen ja kuinka solujen ja niiden toimintojen välistä viestintää voidaan ohjata. Voidaanko solujen välistä signalointia ohjailemalla estää syöpäsolujen kasvua? Voidaanko tulevaisuudessa ohjata verisuonten ja kudosten kasvua, niin että vaurioituneiden kudosten tilalle muodostuu uusia, terveitä kudoksia?

Sahlgren keskittyy omassa tutkimustyössään verisuonissa tapahtuviin muutoksiin.
– Monien verisuonisairauksien taustalla ovat verenpaineen muutokset. Solut reagoivat mekaaniseen rasitukseen geneettisin muutoksin ja proteiineja muokkaamalla. Jos nämä keinot eivät korjaa tilannetta, soluissa syntyy rakenteellisia epämuodostumia ja ajan mittaan kudos ei enää kestä, hän selittää.

Vaikka Sahlgren aina korostaa, että hänen tutkimusryhmänsä tekee perustutkimusta, hän joutuu usein vastaamaan kysymykseen, mitä käytännön sovelluksia tutkimustuloksista saadaan. Huomattava potentiaalinen sovellusala ovat sydän- ja verisuonitaudit, jotka aiheuttavat noin kolmasosan kaikista kuolemantapauksista maailmanlaajuisesti. Yhtenä hoitokeinona on ohitusleikkaus, jossa muualta ihmisen kehosta siirretään verisuonta sydämen suonistoon, jotta veri saadaan virtaamaan sydämen tukkeutuneiden suonien ohi.
– Entä jos siirron sijasta saataisiinkin keho itse tuottamaan uutta, tervettä kudosta, jolla vaurioitunut kudos voitaisiin korjata?

Oikeita rakennuspalikoita kehoon

Kaikilla elävillä organismeilla on kyky kasvattaa tai muodostaa omia kudoksia uudelleen. Salamanteri pystyy luomaan silmäänsä uuden linssin, ja sisiliskolle kasvaa raaja irronneen tilalle. Ihmisen kyky kudosten uudismuodostukseen ei ole yhtä kehittynyt, mutta haavan paranemisessa on kyse samasta asiasta: uuden kudoksen luomisesta. Sahlgrenin mukaan elinten uudismuodostus ei ole niin kaukaa haettua kuin miltä se kuulostaa. Ihmisen keho on jo kerran tehnyt sen, nimittäin sikiövaiheessa.
– On löydettävä oikeat rakennuspalikat ja molekyylitason ohjeet, jotta keho voi muodostaa uutta kudosta ja jatkossa jopa kokonaisia elimiä.

Piirustusten tulkintaa

Sahlgrenin mukaan kyse on kehon piirustusten tulkinnasta. Piirustuksilla hän tarkoittaa DNA:ta. DNA sisältää ihmisen geneettisen aineiston ja koodit, jotka ohjaavat proteiinien valmistusta. Proteiinit ovat välttämättömiä tekijöitä solujen ja kudosten uudismuodostuksessa. DNA:n tieto käännetään proteiinien rakenteiksi lukemalla DNA:n geenejä. Haasteena on piirustusten tulkinta. Miksi ja milloin geenien lukeminen proteiinien valmistusta varten käynnistyy? Mitkä signaalit ohjaavat prosessia? Solujen välisellä vuorovaikutuksella on ratkaiseva merkitys. Juuri solujen keskinäinen viestintä ohjeistaa kehon rakentamaan uutta kudosta tai jopa uuden elimen. Haasteena tässä on se, että on olemassa valtava määrä erilaisia signaali- eli välittäjäaineita, joista jokainen saa aikaan eri reaktioita eri soluissa sen mukaan, missä päin kehoa aine on ja miten se välittyy.
– Mikään ei ole staattista eikä mikään toimi eristyksissä vaan kaikki liittyy yhteen. Kehomme on kuin suuri rakennustyömaa, jolla on samanaikaisesti käynnissä monta projektia ja ne kaikki ovat toisistaan riippuvaisia, Sahlgren kuvailee.

Sahlgren sanoo, että hän ja hänen tiiminsä pyörittävät evoluution nauhaa takaperin saadakseen vastauksia kysymykseen, miten ihmiskeho – ja kaikki elämä – on kehittynyt. Lääketieteessä keskitytään oireiden tarkasteluun, mutta kaikkien sairauksien taustalta löytyy molekyylitason selitys, ja sama koskee myös sitä, voiko keho itse hoitaa sairauden vai ei. Solujen toiminta on ratkaisevaa kudoksen ja elimen toiminnalle, selittää Sahlgren käyttäen yhteiskuntatieteellistä vertauskuvaa:
– Kudos on yhteiskunta ja solut ihmisiä. Ihmisten välinen kommunikaatio ratkaisee, millä tavalla he rakentavat yhteiskuntaa, ja samalla tavalla solujen välinen viestintä ratkaisee kudoksen rakentumisen.

Ulkoisen rahoituksen kuningatar

Laboratorion pipeteissä lukee ”Sahlgren”, mutta nimi ei viittaa tutkijaan itseensä vaan hänen laboratorioonsa. Sahlgrenilla on tutkimustiimissään 22 tutkijaa, mutta tutkimusjohtajana hänen työajastaan suuri osa kuluu toiminnan jatkuvuuden varmistamiseen ja lisärahoituksen hakemiseen.
– Yksin ei saavuta mitään, vaan perustutkimuksen tekemiseen tarvitaan iso joukko ihmisiä. Siksi biotieteet vaativat paljon rahaa. Jos lisäksi pitää tehdä eläinkokeita, hyvä vertauskohta on hotellitoiminta: yhden eläimen vuorokausihinta on 50 euroa ja usein kokeen toteuttaminen vie 2–3 kuukautta, hän toteaa.

Viime vuosina Sahlgrenin nimi on ollut usein esillä, kun on kerrottu tieteelliseen työhön myönnetystä rahoituksesta. Hän on saanut ulkopuolista hankerahoitusta lähemmäs 4 miljoonaa euroa sitten vuoden 2016, jolloin hän palasi Åbo Akademiin. Rahoittajina ovat olleet Suomen Akatemia, EU:n tiederahasto ERC sekä Jane ja Aatos Erkon säätiö. Lisäksi eri säätiöiltä saadut pienemmät apurahat muodostavat merkittävän osan rahoituksesta. EU:n tiederahasto ERC:n myöntämä 2 miljoonan euron rahoitus on historiallisen suuri summa, sillä vastaavaa rahoitusta ei kukaan yksittäinen Åbo Akademin tutkija ole aikaisemmin saanut. ERC-rahoituksen saanut projekti loi pohjan CellMech-kärkiyksikölle.

Voisi helposti kuvitella, että Salhgren on tutkijanurallaan edennyt voitosta voittoon, mutta kyllä hänkin on kokenut turhautumisia rahoituksen ja uramahdollisuuksien puuttumisen takia. Tohtoriksi valmistumisen jälkeen Sahlgren sai kieltävän vastauksen Suomen Akatemialta, jolloin hän siirtyi tutkijaksi Ruotsiin Karoliiniseen instituuttiin. Kun kolmevuotinen pesti postdoc-tutkijana päättyi, hän palasi Åbo Akademiin tekemään syöpäsolujen signalointiin liittyvää tutkimusta Turun biotekniikan keskuksessa (nyk. Turku Bioscience). Toimittuaan Turussa neljä vuotta hän sai vuonna 2013 tenure track -professuurin Eindhovenin teknillisessä yliopistossa ja muutti Hollantiin. Vuonna 2016 Åbo Akademin solubiologian laitoksella avautui John Erikssonin professuuri, jolloin Sahlgren haki ja valittiin tehtävään.
– Sain kuitenkin pitää myös Eindhovenin professuurin, jota nyt hoidan osa-aikaisena. Se on minulle ammatillisesti hyvin tärkeää vaikkei ehkä ajankäytön kannalta ihan järkevää olekaan, hän naurahtaa.

Eindhovenissa on edelleen pieni joukko väitöskirjatutkijoita ja tärkeät verkostot.
– Olen aina rakastanut tutkimusta ja sen tuottamaa iloa. Jos tutkimuksen teko ei ole hauskaa, työ on uskomattoman raskasta. Uraportaiden kiipeily ei kiinnosta minua, en ole mikään uraohjus. Uteliaisuus ajaa minua eteenpäin, se että saan esittää elämän mysteeriin liittyviä kysymyksiä ja ehkä myös itse ymmärtää siitä jotain.

CellMech

Åbo Akademin CellMech-kärkitutkimusyksikön (Centre of Excellence in Cellular Mechanostasis) CellMech-projektissa tutkitaan mekaanisen rasituksen vaikutuksia solujen ja kudosten toimintaan.

Kärkiyksikön johtajana toimii Cecilia Sahlgren, ja muut tutkimusjohtajat ovat Lea Sistonen, John Eriksson, Diana Toivola, Annika Meinander ja Guillaume Jacquemet. Yksikössä työskentelee noin 50 tutkijaa.

Åbo Akademin säätiö on myöntänyt yksikölle yhteensä 1 miljoonan euron rahoituksen nelivuotiskaudelle 2019–2023.