Dna on tärkeä, geenitutkija Harri Savilahti ymmärsi teinipoikana nähtyään televisiosta "hirveän hyvin tehdyn tiedeohjelman". Opiskeluaikana löytyi oma tutkimussarka: geenien hypyt ja niistä syntyvät mutaatiot.


TEKSTI:Jarno Forssell

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Dna on tärkeä, geenitutkija Harri Savilahti ymmärsi teinipoikana
nähtyään televisiosta "hirveän hyvin tehdyn tiedeohjelman".
Opiskeluaikana löytyi oma tutkimussarka: geenien hypyt ja niistä syntyvät mutaatiot.

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Julkaistu Tiede-lehdessä 2/2003

Biotieteiden kampus Helsingin Viikissä hohtaa uutuuttaan kylmän talvipäivän viimeisessä valossa. Vasemmalla kaartuu Biotekniikan instituutin biokeskusten rakennusjono, oikealle on nousemassa yrityshautomo tutkimukseen perustuville bioalan yrityksille. Viikin pelloilla sijaitsee yksi Suomen biotutkimuksen keskittymistä.

Biokeskus ykkösen hissillä on vastassa dosentti Harri Savilahti, joka tunnistaa heti vieraansa. - Näytät ihan toimittajalta.

Savilahti sen sijaan ei näytä tutkijalta. Kalju päälaki ja voimakassankaiset silmälasit tuovat mieleen erään entisen presidenttimme, täysmusta vaatetus taas suuntaa mielikuvia funkybusiness-kirjastaan tunnettuun talousprofessoriin. Pienen työhuoneen vaatenaulassa roikkuu kuitenkin laboratoriotutkijan perusvaate, valkoinen takki. Oikea mies siis.

Savilahti, 43, on vuodesta 1996 keskittynyt tutkimusryhmänsä kanssa selvittämään dna:n transposition eli perimämme hyppäävien geenien toimintaa ja seurauksia.

Lahdesta Ameriikan raitille

Geenitutkija Savilahti sai luontokipinän jo pikkupoikana 1960-luvulla, jolloin Lahden Kivistönmäen pojat tutustuivat ympäröivissä metsissä suomalaiseen flooraan ja faunaan - sen minkä mäkihypyltä ja jalkapallolta ennättivät. - Kukaan Lahdessa siihen aikaan asuneista pojista ei välttynyt noilta kahdelta. Totta kai hyppäsin ja pelasin! Savilahti muistelee.

Genetiikastakin hän kiinnostui jo muutamia vuosia ennen lukioon menoa.

- Näin televisiosta hirveän hyvin tehdyn tiedeohjelman, jossa käytiin läpi dna:n rakennetta ja merkitystä. Se oli merkittävä hetki; oivalsin, että edessäni on jotakin hyvin tärkeää, mistä en ole ennen kuullut yhtään mitään.

Puute tuli korjattua koulun jälkeen Helsingin yliopistossa Dennis Bamfordin opissa ja tohtorinhatun jälkeen tutkijana Yhdysvaltain terveysvirastossa (National Institutes of Health).

- Olin kiinnostunut transposoneista, hyppäävistä geeneistä, jo perinnöllisyystieteen opintojen alkuvaiheessa. Niiden toimintamekanismit eivät vielä silloin olleet selvillä. Transposonien olemassaolo havaittiin ensimmäisen kerran 1940-1950-luvulla maissin risteytyskokeissa, mutta niiden toiminta paljastui vasta 1980-luvulla. Kun 1991 sain valmiiksi dna:n kahdentumista käsitelleen väitöskirjani, mietin, että nyt on hyvä paikka vaihtaa aiheeseen, joka kiinnostaa kaikkein eniten. En ole katunut yhtään!

Gurun kutsu tuli paluupostissa

Yhdysvaltain terveysvirastoon Savilahti pääsi ottamalla suoraan yhteyttä hyppääviä geenejä tutkivan ryhmän johtajaan, pitkään Yhdysvalloissa työskennelleeseen japanilaiseen Kiyoshi Mizuuchiin.

- Kerroin itsestäni, liitin mukaan pari suositusta ja ehdotin, että voisin etsiä tutkimusrahoitusta muutamastakin lähteestä. Hän vastasi, että "kaikkia rahoitusmuotoja voidaan harkita, mutta minulle olisi helpointa, jos maksaisin palkan täältä NIH:sta". Se oli tarjous, josta ei voinut kieltäytyä.

Savilahti toimi Yhdysvalloissa tutkijana vuosina 1992-1996. Kotimaahan palattuaan hän saattoi Suomen Akatemian rahoituksella ryhtyä kokoamaan omaa tutkimusryhmää. Amerikan-tuliaisina hänellä oli kosolti oppia ja hyvin liikkeelle lähtenyt hyppäävien geenien tutkimus.

Tutkimusryhmä kasvoi pikkuhiljaa, ja nykyään siihen kuuluu Savilahden itsensä lisäksi seitsemän tutkijaa. Tohtoreita heistä on kolme, kaksi tekee väitöskirjaa, ja kaksi on tutkimusta avustavia tutkimusteknikkoja.

- Kun ollaan ympäristössä, jossa on hyvä tutkimuksen infrastruktuuri - kuten täällä Viikissä - ryhmien ei tarvitse olla jättimäisen isoja. Yli kymmenen hengen kokoisena ryhmä ei enää välttämättä ole tehokkaimmillaan.

Hypyistä hyvää ja pahaa

Savilahden tutkimuskohteita, hyppääviä geenejä, on kaikissa organismeissa: bakteereissa, kasveissa ja eläimissä. Ja niitä on paljon: esimerkiksi ihmisen genomissa liikkuvaa alkuperää olevaa dna:ta on noin 45 prosenttia. Aktiivisia transposoneista on kuitenkin vain osa, osa on menettänyt hyppäämiskykynsä ja muuttunut ns. roina-dna:ksi.

Hyppääviä geenejä on kahdenlaisia. Pelkkää dna:ta sisältävät transposonit leikkaavat itsensä irti alkuperäisestä paikastaan ja loikkaavat uuteen. Rna:n kautta uudestaan dna:ksi muuttuvat retrotransposonit taas monistavat itseään, Ne saattavat tehdä jopa satoja kopioita, jotka siirtyvät uuteen paikkaan.

  bakteerien takana. Toisaalta hyppääjä voi muuttaa uuden naapurinsa toimintaa positiiviseenkin suuntaan, niin että organismi voi esimerkiksi paremmin sopeutua ympäristönmuutoksiin, Harri Savilahti selvittää.

- Lisäksi hyppäävät geenit muuttavat genomia, joissain tapauksissa myös kasvattavat sen kokoa. Siten ne voivat vaikuttaa evoluution kulkuun merkittävästi.

- Parikymmentä vuotta sitten luultiin yleisesti, että evoluutiossa muutoksista vastaavat pääasiassa pistemutaatiot. Transposonitutkimus antaa olettaa ihan toista. Olen varma, että hyppäävät geenit ovat olleet tärkeimpiä tekijöitä genomien muutoksessa ja organismien evoluutiossa.

Mutaatioita hyppyyttämällä

Harri Savilahden ryhmä hankkii tietoa geeneistä ja mutaatioista tekemällä mutaatioita. Hyppäävien geenien avulla niitä voidaan aiheuttaa erittäin tehokkaasti: jokaisen hypyn tuloksena syntyy mutaatio kulloinkin laskeutumisalustana olevassa dna:n kohdassa.

Savilahtea kiinnostaa transposonien hyppäämismekanismi: miten ja mihin ne hyppäävät.

- Transposonit hyppäävät suhteellisen satunnaisiin kohteisiin, mutta joillakin kohteilla on kuitenkin etusija. Dna:n emässekvenssiä tärkeämpi tekijä näyttää olevan esimerkiksi dna:n kyky taipua hieman eri tavalla eri kohdista. Tutkimassamme tapauksessa transposoni näytti suosivan tavallista taipuisampia kohtia.

Konkreettinen tutkimus on tyypillisimmillään erilaisten koesarjojen tekemistä ja niistä syntyvien molekyylinäytteiden analysoimista geelielektroforeesilla ja autoradiografialla. Lopputuloksena syntyy valotettu röntgenkuva, jossa on juovia ja pisteitä.

Arvaukset paras unohtaa

- On aika jännää, kuinka paljon voi kertoa jostakin pienestä juovasta - siitä, missä kohdassa se on ja kuinka vahva se on. Kun juovia on nähnyt tarpeeksi paljon, pystyy huomaamaan, jos jokin on eri tavalla kuin odotettiin. Silloin on löytynyt jotakin uutta. Ne ovat kutkuttavia hetkiä: näkee jotakin, mitä ei odottanut näkevänsä, ja kuitenkin vertailureaktiot osoittavat, että se on todellista, Harri Savilahti kuvaa tutkimuksen tekoa.

Tällaisissa tilanteissa punnitaan tutkijan arviointikyky: onko löydös niin kiinnostava, että sitä kannattaa lähteä selvittämään. Jokaisen mielenkiintoiselta tuntuvan löydöksen perään ei voi lähteä; jos näin tehtäisiin, tutkimus haarautuisi liikaa, eikä sitä pystyisi hallitsemaan.

- Joillekin tutkijoille "omista löydöistä" voi tulla päähänpinttymä. He muuttavat ajatuksensakin sen mukaan mitä luulevat näkevänsä ja voivat kulkea haamun perässä pitkiäkin aikoja. Hyvä tutkija ei sellaiseen narahda, hän ymmärtää päästää irti ajoissa.

Kokemus tuo harkintaa.

Savilahden mukaan relevantti tutkimus ei rakennu "hyvistä arvauksista" ja niiden oikeaksi osoittamisesta. Hänen ryhmänsä pyrkii lähestymään ongelmaa monelta taholta ja tekemään kokeita, joilla päästään koko ajan lähemmäksi ratkaisua riippumatta siitä, mikä kulloinkin on tulos. Tulos on aina "oikea", sillä se lisää tietoa tutkittavasta systeemistä.

- Arvaamalla voi joskus osua oikeaan, mutta mitä useampia arvauksia on, sitä enemmän todennäköisyys pienenee. Ei tiede sillä tavoin edisty.

Perustyö luo myös bisnestä

Perustutkimuksen pohjalta Harri Savilahden ryhmä tekee myös soveltavaa tutkimusta. Koska dna:ta satunnaisesti leikkaava ja liimaava reaktiosarja kyetään toistamaan koeputkessa, siitä voidaan tehdä käyttökelpoisia työkaluja molekyylibiologiaan. Tutkimusryhmän kaupallisena yhteistyökumppanina toimii espoolainen biotekniikkayritys Finnzymes Oy, joka on jo lanseerannut tuotteita markkinoille. Hyppäävää geeniä voi siis ostaa koeputkessa.

- Sitä käytetään hyväksi esimerkiksi dna:n sekvensoinnissa. Hyppäävä geeni siirretään kohde-dna:han, minkä jälkeen emässekvenssiä voidaan lukea transposonista kumpaankin suuntaan. Kokonaista genomia tavoittelevissa hankkeissa satojen geenihyppyjen ja luentakertojen jälkeen on tuloksena vaikkapa kolibakteerin koko dna:n emäsjärjestys, koko perimä.

Savilahden mukaan yliopistoissa suhtaudutaan tutkimuksen kaupalliseen hyödyntämiseen erittäin myönteisesti. Sitä toivotaan ja siihen rohkaistaan.

- Valtiovaltakin melkein jo vaatii, että biologiseen perustutkimukseen pistettyjen rahojen tulisi hyödyttää yhteiskuntaa. Yliopistoista toivotaan menestystuotteita talouden vetureiksi.

Perustutkimuksesta sovelluksiin ulottuvan tutkimusalueen merkittävyys näkyy siinä, että Savilahden ryhmä on voinut menestyksellisesti hakea myös Teknologian kehittämiskeskuksen Tekesin rahoitusta. Se on ollut erityisen tärkeää, koska Tekesin tyypilliset rahoitukset ovat isompia kuin esimerkiksi Akatemian.

Klooni saa "vanhaa" dna:ta

  moraalista. Onko perimään puuttuminen moraalisesti oikein ja saako ihminen kopioida itseään? Harri Savilahti ei lähde arvioimaan kloonaamisen moraalis-filosofista hyväksyttävyyttä, sillä "se menee ohi minun tutkimusalueeni". Sen sijaan hän kritisoi kloonausyrityksiä tutkimuksellisin perustein.

- Systeemiä ei tunneta kunnolla, ja tiedetään hyvin, että muiden eläinten kloonaamisessa on syntynyt ongelmia.

Kloonaamisen ongelmallisuus saattaa liittyä muun muassa geenien osittaiseen uudelleenjärjestymiseen, jota on tapahtunut ainakin joissakin soluissa siihen mennessä kun yksilö on varttunut aikuiseksi. Jos tällaisesta "vanhasta" dna:sta kloonataan uusi yksilö, sen lähtötilanne on huomattavan erilainen kuin normaalisti hedelmöityvän, joka saa "tuoretta", järjestymätöntä dna:ta. Lisäksi elämän aikana soluihin kertyvät mutaatiot voivat vaikuttaa klooniyksilön kehittymiseen ja hyvinvointiin.

- Jo pelkästään näillä perusteilla on hyvin kyseenalaista harkitakaan ihmisten kloonaamista. Kloonaamisen perusbiologiasta ei tiedetä tarpeeksi ja sekin mikä tiedetään, on pikemmin varoittavaa kuin rohkaisevaa.

Tietoa pitää hankkia

- Tietoa tulee kuitenkin koko ajan lisää, ja niin pitääkin, Harri Savilahti sanoo. Hänen mielestään uuden tiedon hankkiminen sinänsä, tiedon itsensä vuoksi, on moraalisesti oikein siitäkin huolimatta, että tietoa saatetaan joskus käyttää väärin.

- Kaikkea tietoahan voidaan käyttää hyvään ja pahaan. Tutkijan kannalta olisi kuitenkin moraalitonta olla hankkimatta tietoa - tiedon hankkiminen on tutkijan tehtävä, Savilahti korostaa. Tiedonhankinnan on kuitenkin ilman muuta oltava oikeanlaista.

- Eri asia olisi, jos tekisin tahallani jotakin sellaista, mitä tietäisin käytettävän pahaan, vaikkapa biologisia aseita. Silloin olisin väärillä vesillä.

Elämä hämmästyttää yhä

Geenitutkimuksen vastapainona Harri Savilahti jatkaa "siviilissä" poikavuosiensa luontoharrastusta tarkkailemalla lintuja ja kasvattamalla akvaariokaloja. Vaikka elämän tekijät ovat hänelle tuttuja molekyylitasolle asti, hän sanoo yhä hämmästelevänsä elämän monimuotoisuutta ja kaikkia sen ilmiöitä.

- Elämää tarkkaillessa tulee usein mieleen, että "tähän ei pysty kuin evoluutio"! Kehitys on kiinni sattumista ja välttämättömyyksistä. Logiikkaa siitä voi löytää ainoastaan jälkikäteen, Savilahti hymyilee.

Ei logiikka ole aina tarpeenkaan. Ei etenkään silloin, kun dosentti Savilahti kirmaa jalkapallokentällä muiden poikien kanssa. Helsinkiläistyneiden lahtelaisten kavereiden futisjoukkue Domuksen Kuutio kokoontuu kerran viikossa tuulettamaan työasiat päästä ja nostamaan hien pintaan.

Hyppyrimäki sen sijaan on jäänyt. Savilahti saa hyppäämisestä tarpeekseen töissä.


 


Jarno Forssell on vapaa tiedetoimittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.


Harri Savilahti
Ikä: 43
Arvo: molekyyligenetiikan dosentti, akatemiatutkija
Yliopisto: Helsingin yliopisto
Laitos: Biotekniikan instituutti
Tutkimusala: dna:n transpositio eli hyppäävät geenit
Harrastukset: jalkapallo, akvaario, lintujen tarkkailu
Mielikuva hyvästä tutkijasta: "Pitkä-jänteinen, pystyy erottamaan merkityk-selliset asiat merkityksettömistä. Huomio-kyvyltään herkeämätön ja tarkka. Laajalti sivistynyt myös oman alansa ulko-puolelta."


Tutkii tätä
Harri Savilahden työ on osin perustutk-imusta, jossa selvitetään hyppäävän geenin mekaniikkaa: miten ja minne geeni hyppää. Perustutkimusta hyödyntävä soveltava tutkimus luo hyppäävään geeniin pohjautuvia työkaluja molekyyl-ibiologiaan. 
Savilahden tutkimusryhmässä on kolme tohtoria ja kaksi väitöskirjaopiskelijaa.
Kaupallisena yhteistyökumppanina on espoolainen biotekniikkayritys Finnzymes Oy.

Sisältö jatkuu mainoksen alla