Ihminen ei ole petrimalja – soluviljely siirtyy 2D:stä 3D:hen
Perinteisen kaksiulotteisilla pinnoilla tehtävän soluviljelyn suurin haaste on aina ollut, että ihmisen keho ei ole 2D-ympäristö. Jotta viljellyt solut toimisivat ja käyttäytyisivät kuten ne tekevät ihmisen kehossa, kasvatusalustan olisi vastattava mahdollisimman tarkasti solujen luonnollista ympäristöä. Tampereen yliopiston projektissa tutkitaan 3D-soluviljelmiä hydrogeelin sisällä.
Tekniikan tohtori Janne T. Koivisto on syntyperäinen tamperelainen, jonka pesti Tampereen yliopiston tutkijakollegiumissa käynnistyi syyskuussa 2022. Koivisto väitteli tohtoriksi 2019 aiheenaan hydrogeeli-biomateriaalien kehittäminen ihmisen kantasolujen kolmiulotteisiksi (3D) kasvualustoiksi tautimallinnussovelluksiin. Tämänhetkisen projektin kantavana teemana on solujen kyky aistia kasvuympäristönsä ominaisuuksia 3D:ssä hydrogeelin sisällä.
Soluviljely lääketieteen apuna
Soluviljely on nimensä mukaisesti ihmisen solujen kasvatusta laboratorioympäristössä. Kasvatetuilla soluilla voidaan selvittää solun toimintoihin, kuten jakautumiseen ja erilaistumiseen liittyviä mekanismeja, sekä tutkia esimerkiksi lääkkeitä turvallisesti ja luotettavasti ennen niiden testaamista eläimillä tai ihmisillä. Perinteisesti soluja on kasvatettu niin kutsuttuna 2D-viljelynä yhden solun paksuisena mattona lasi- tai muovialustan päällä.
Petrimaljoilta ihmisen aitoa kudosta vastaavaan kasvatusympäristöön
3D-viljelyssä solut pystyvät olemaan vuorovaikutuksessa sekä toisiinsa että soluväliaineeseen, jolloin niiden toiminta vastaa paremmin kudoksissa tapahtuvaa toimintaa
– Tutkimukseni tavoite ymmärtää hydrogeelien mikrorakenteen vaikutusta lujuusominaisuuksiin ja siihen, miten solut aistivat ympäristönsä mekaanisia ominaisuuksia. Kehitän soluille 3D-kasvualustoja yhteistyössä biologien ja lääketieteen tutkijoiden kanssa, Koivisto kertoo.
– Tutkimukseni liittyy vahvasti moniin lääketieteen viime vuosien läpimurtokonsepteihin, kuten Nobel-palkittuihin uudelleenohjelmoituihin kantasoluihin ja CRISPR-Cas9 geenimuokkaustekniikkaan. Toimitan tutkijoille materiaaleja, joita tarvitaan näiden teknologioiden koko potentiaalin saavuttamiseen. Pyrin tutkimuksessani tuloksiin, jotka ovat yleistettävissä laajemmin tiedeyhteisön käyttöön, Koivisto selventää.
Tulevaisuudessa Koivisto toivoo voivansa perustaa oman tutkimusryhmänsä Tampereen yliopistoon ja viedä tamperelaista biomateriaalitekniikan tutkimusta eteenpäin.
– Haluan vakiinnuttaa tänne parhaat löytämäni tutkimusmenetelmät. Toivon voivani auttaa yhteistyökumppaneita pääsemään sovelluksissa eteenpäin laboratoriomittakaavasta esimerkiksi potilashoitoihin, lääkekehitykseen, ja tuotteiden kaupallistamiseen, Koivisto kertoo.
Avainsanat: Soluviljely, 3D-soluviljely, 3D-viljelyalustat, hydrogeeli, biomateriaalitekniikka, Tampereen yliopisto, tutkijakollegium