Tutkimuskohteena kehon solut ja miten ne reagoivat mekaanisiin ärsykkeisiin
Miten fysikaaliset voimat ja mekaniikka vaikuttavat yksittäisten solujen toimintaan? Vastausta etsii Teemu Ihalaisen johtama Cellular Biophysics -tutkimusryhmä Tampereen yliopistossa, tavoitteena kehittää sovelluksia soluterapian tai syöpähoitojen avuksi.
Tutkimusryhmän ja valomikroskopian yksikön johtajana työskentelevä Teemu Ihalainen on koulutukseltaan molekyylibiologian tohtori ja solutason biofysiikan dosentti. Vuonna 2009 Jyväskylän yliopistossa tehty väitöskirja käsitteli virusinfektion aiheuttamia muutoksia soluissa. Tuona ajanjaksona heräsi myös kiinnostus mikroskopiaan ja sen tarjoamiin mahdollisuuksiin solujen eri toimintojen tutkimisessa.
Nyt tutkimamme prosessit liittyvät solujen erilaistumiseen, eliöiden kehittymiseen ja moniin sairauksiin, kuten syöpään, Ihalainen kertoo. Ilmiöpohjaisessa perustutkimuksessa tavoitteena on ymmärtää, miten solut reagoivat erilaisiin mekaanisiin ärsykkeisiin.
Monitieteinen tutkimustyö palvelee soluterapian ja syöpähoitojen kehitystä
Ihalaisen tutkimusryhmän keräämä tieto voi tulevaisuudessa olla pohjana erilaisten soluterapian tai syöpähoitojen sovellusten kehittämisessä etenkin metastoitumisen tapauksissa. Metastoituminen tarkoittaa syövän ominaisuuksiin kuuluvaa etäpesäkkeiden syntymistä pääkasvaimesta sen ulkopuoliseen elimistöön. Etäpesäkkeitä syntyy, kun syöpäsolut tunkeutuvat pääkasvaimesta imuneste- tai verenkiertoon, ja kulkeutuvat sen mukana muihin elimiin jatkamaan kasvuaan.
Monitieteisessä tutkimustyössä yhdistyy fysiikka, materiaalitieteet, solubiologia ja moderni valomikroskopia. Biologisessa tutkimuksessa ja materiaalitieteissä usein käytetty valomikroskooppi käyttää näkyvää valoa ja linssejä suurennetun kuvan muodostamiseen, ja sen avulla pystytään erottamaan jopa 0,2 mikrometrin yksityiskohtia. Käytännössä valomikroskoopilla voi havaita yksittäisiä soluja tai esimerkiksi suuria bakteereja.
– Lähivuosina tulemme kehittämään lisää menetelmiä, joiden avulla voimme manipuloida soluja mikroskaalassa ja seurata niiden reagoimista erilaisiin fysikaalisiin ärsykkeisiin reaaliaikaisesti, Ihalainen kuvailee.
– Tulemme keskittymään solujen sähköisen toiminnan ja mekaniikan yhteispeliin sekä siihen, miten solujen perimä reagoi mekaanisiin voimiin. Tämä lisäksi tavoitteenamme on kehittää solupohjaista pehmytrobotiikkaa, jossa solut tuottavat voimia, joka mahdollistaa pehmeiden materiaalien liikkeen.
Avainsanat: molekyylibiologia, biofysiikka, solubiologia, soluterapia, Tampereen yliopisto, tutkijakollegium