On sinisen biotekniikan aika. Lääkkeiksi sopivia aineita haalitaan nyt merien monenkirjavista eliöistä, ja lupaavien yhdisteiden skaala on melkoinen. Suomalaiset ovat sadonkorjuussa mukana.


TEKSTI:Riitta Vauras

Sisältö jatkuu mainoksen alla

On sinisen biotekniikan aika. Lääkkeiksi sopivia aineita haalitaan
nyt merien monenkirjavista eliöistä, ja lupaavien yhdisteiden skaala
on melkoinen. Suomalaiset ovat sadonkorjuussa mukana.

Sisältö jatkuu mainoksen alla

 


Julkaistu Tiede-lehdessä 6/2003


 





Merieliöiden hyökkäys- ja puolustusaineita

Bioaktiiviset yhdisteet, joita ihminen nyt pyrkii hyödyntämään, ovat merieliöiden kemiallisia aseita, joita ne käyttävät kilpaillessaan tilasta ja ravinnosta.

Esimerkiksi syöpälääke-ehdokkaat ovat aineita, joita merieliöt todennäköisesti käyttävät puolustuksessaan. Maailmalla testataan kliinisissä kokeissa jo useita tällaisia yhdisteitä. Muutamia niistä voidaan valmistaa myös synteettisesti, mikä ratkaisee saatavuusongelman.

Monet merieliöistä eristetyt bioaktiiviset aineet eivät myrkyllisyytensä vuoksi käy lääkkeiksi, mutta ne ovat oivallisia elävien solujen tutkimisessa. Biokemistit käyttä-vät jo kymmeniä erilaisia merimolekyy-lejä. Perustutkimuskin siis hyötyy.


Hiekkarannalla vaeltaa nainen sylissään ajopuita. Pian syystuulet viuhtovat yli Itämeren. Kesähelteellä hän metsästi meduusoja ja pani pulloon sinileväpuuroa. Onko risunkerääjä noitien sukua?

Ulrike Lindequist, saksalaisen Greifswaldin yliopiston farmaseuttisen biologian professori, etsii merieliöistä uusia bioaktiivisia aineita lääketieteelle ja teollisuudelle. Ajopuulta hän keksi nokikokkareita muistuttavan kotelosienen.

- Tämä Kirschsteiniothelia maritima erittää antibioottia, joka häiritsee bakteerien proteiinituotantoa. Aine on yhtä tehokas kuin penisilliini oli tuoreeltaan, Lindequist kehuu.

- Parhaillaan sientä opetellaan viljelemään, jotta ainetta voidaan valmistaa suuria määriä. Jos viljely ei suju, sienen antibioottigeenit pyritään siirtämään johonkin tuotantoeliöön.

Lindequist kertoo, että antibioottisia aineita tuottavia sieniä kasvaa myös levien päällä ja kalojen ihossa.

Hän on kiinnostunut myös sinilevien eli syanobakteerien kemiasta. Eräät lajit tuottavat maksa- tai hermomyrkkyjä, mutta monet ovat vaarattomia ja joistakin voi olla ihmiselle suurta hyötyä. - Olemme löytäneet sinilevistä uudenlaisia nukleotideja, peptidejä, entsyymejä ja rasvahappoja, joiden antimikrobisia ominaisuuksia nyt testaamme.




Muiden merienlöytöjä kokeillaan jo

Lääkkeitä haetaan selkärankaisista

• Rauskujen silmästä puuttuvat kokonaan tappisolut, jot-ka toimivat valossa. Hämäränäöstä huolehtivat poikkeuk-sellisen suuret sauvasolut, ja niiden avulla tutkijat toivovat löytävänsä hoitokeinoja sokeuteen johtaviin silmäsairauksiin.

• Konnakala on päässyt avaruuteen Nasan astro-nauttien mukana, kun on tutkittu painottomuuden vaikutusta tasapainoelimeen. Konnakalan tasapainoelin on nimittäin samanlainen kuin ihmisen. Kalan avulla tutkijat etsivät uusia hoitokeinoja huimaukseen, pahoin-vointiin ja tasapainohäiriöihin.

Polttiaiseläimistä

• Nahkea koralli Sinularia flexibilis tuottaa terpeenejä, jotka tappavat bakteereita.

• Tulehdusta estäviä alkaloideja on löydetty muun muas-sa Phakellia flabellata -koralleista. Niitä ei tarvitse lääkkeiden saamiseksi tuhota, sillä samoja alkaloideja osataan valmistaa synteettisesti.

• Tiettyjen korallien kalsiumkarbonaattitukirankaa voidaan käyttää luusiirrännäisten materiaalina.

Levistä

• Kolmimetrinen trooppinen punalevä Portieria hornemannii tuottaa tehokasta monoterpeeniä, joka tappaa aivo-, munuais- ja suolistosyöpäsoluja. Aineesta on kehitteillä syövän kasvua estävä lääke.

• Välimeren ruskolevä Dictyota dichotoma ja trooppinen punalevä Laurencia obtusa tuottavat terpeenejä, jotka torjuvat bakteereita, sieniä ja nilviäisiä.

• Punalevistä saadaan agaria, hyytelöintiainetta, jota käytetään muun muassa marmeladeissa ja mikrobiologian laboratorioiden elatusmaljoilla.

• Tiettyjen levien kalsiumkarbonaattikiteitä voidaan käyt-tää luusiirrännäisten materiaalina.

Vaippaeläimistä

• Vaippaeläimistä on eristetty syöpään tehoavia syklopeptidejä. Välimeren Aplidium-suvun vaippaeläi-men aine on kliinisissä kokeissa osoittautunut parem-maksi kuin Länsi-Intian saariston Ridinemnum-suvun. Ensin mainittua osataan myös syntetisoida.

Niveljalkaisista

• Molukkiravulla on erityisen hyvä mikrobintorjunta. Asei-na sillä on kaksi yhdistettä, alfa-2-makroglobuliini ja limu-liini, joiden avulla ihminenkin saattaa saada tautisuojaa.

Nilviäisistä

• Uuden-Kaledonian vesillä viihtyvä kuoreton nilviäinen, Dolabella auricularia -merijänis, erittää peptidiä, joka estää erilaisten syöpien kasvua. Ainetta ja sitä jäljitteleviä molekyylejä osataan valmistaa myös synteet-tisesti, ja tuotteet ovat yhtä tehokkaita kuin merijäniksen oma aine.

Sammaleläimistä

• Kalifornian rannikon Bugula neritina -sammaleläimistä saatavat bryostatiinit tehoavat ihosyöpään, munuais-syöpään ja imukudoskasvaimiin. Aineita on jo testattu Yhdysvalloissa kymmenissä kliinisissä kokeissa, ja sivuvaikutuksia on havaittu hyvin vähän.

Ongelmana on, että merenpohjasta on kaavittava puoli tonnia sammaleläinmassaa, jotta saadaan gramma bryostatiinia. Kaliforniassa onkin ryhdytty viljelemään sammaleläimiä lääkeainetuotantoa varten. Todennäköi-sesti bryostatiinien varsinaisia tuottajia ovat sammal-eläinten symbiontteina elävät bakteerit.

Toisaalta Stanfordin yliopiston kemistit ovat onnistuneet valmistamaan bryostatiinin kaltaista ainetta. Tämä mole-kyylirakenteeltaan yksinkertaisempi syöpälääke aiheut-taa vähemmän sivuvaikutuksia kuin alkuperäinen luonnosta saatu yhdiste.


Omasta merestämme kannattaa etsiä

Arviot merten eliölajien määrästä vaihtelevat kolmesta miljoonasta viiteensataan miljoonaan. Huikea lajiluku selittyy sillä, että valtaosan evoluutiohistoriasta kaikki elämä on ollut merissä. Merieliöt eroavat aineenvaihdunnaltaan ja kemialtaan maaeliöistä, koska kuivalla maalla olot ovat tyystin toiset kuin suolavedessä.

Merieliöt elävät usein tiiviinä yhteisöinä, joissa kilpailu valosta ja ravinteista on kovaa. Siksi ne valmistavat aineita, joilla voi torjua kilpailijoita, vihollisia ja taudinaiheuttajia. Yhdisteet voivat suojata myös muun muassa uv-säteilyltä. Lisäksi merieliöt viestivät keskenään kemiallisesti.

Eliöiden aineenvaihduntatuotteet kiinnostavat nyt tutkijoita ja teollisuutta. Erityistarkkailussa ovat runsaslajiset trooppiset koralliriutat, mutta myös pohjoisia meriämme seulotaan. Itämeressäkin elää sammal-, sieni- ja vaippaeläimiä, joiden valtameriserkuista on jo löydetty lääkeaine-ehdokkaita.

Aineista 90 % aivan uudenlaisia

- Synteettisellä lääkeainekemialla on vasta satavuotinen historia, mutta meriluonnolla on ollut miljardit vuodet aikaa keksiä mitä kiehtovimpia molekyylejä, vertailee dosentti Kristiina Ylihonko. Hän on syöpälääkkeiden kehitykseen erikoistuneen suomalaisen Galilaeus Oy:n johtaja.

- Jo 50 vuotta on tutkittu maaperän mikrobien aineenvaihduntatuotteita, mutta löytyvistä bioaktiivisista yhdisteistä vain pari prosenttia on aivan uudenlaisia, Ylihonko jatkaa. - Sen sijaan merieliöiden tuotteita on tutkittu vasta runsaat 10 vuotta, ja niistä on uudentyyppisiä arviolta 90 prosenttia. Me voimme käyttää ja jäljitellä näitä luonnonaineita tai muokata niitä halutunlaisiksi.

Galilaeus Oy johtaa SyanoMyces-nimistä EU-hanketta, joka etsii syanobakteereista syöpälääke-ehdokkaita ja yrittää siirtää niiden tuottoa ohjaavat geenit Streptomyces-tuotantobakteeriin.

- Yhdysvalloissa on jo kliinisissä kokeissa syöpälääke, joka on löydetty syanobakteerista, Ylihonko kertoo. - SyanoMyces-hankkeessa me olemme hyötygeenejä vastaanottava osapuoli, samoin toisessa EU-hankkeessa nimeltä MicroMar. Siinä lupaavia bioaktiivisia aineita etsitään Euroopan rannikkovesien mätäliejujen bakteereista.

Vauhtia Itämeren biotekniikkaan

Professori Ulrike Lindequistin ehdotuksesta Greifswaldissa aloitti 10 vuotta sitten toimintansa meribiotekniikan instituutti. Vuonna 1456 perustettu Greifswaldin yliopisto on edelläkävijä tällä tieteenalalla, jolla on ikää vain 15 vuotta.

Greifswaldissa tutkitaan Itämeren leviä, sieniä, simpukoita ja korvameduusoja sekä niiden loisia ja kumppaneita. Usein meren selkärangattomien yllättävät yhdisteet ovatkin niillä elävien mikrobien tuottamia.

- Sisämerieliöittemme kemian tutkiminen kuuluu meille, Lindequist korostaa. - Se saattaa yllättävällä tavalla hyödyttää monenlaisia elinkeinoja ja ympäristönsuojelua. Levien avulla voidaan muun muassa siivota jätevesiä.

Esimerkkinä Lindequist kertoo instituuttinsa EU-hankkeesta, jonka tavoitteena on luopua ihmiselle kehitettyjen antibioottien käytöstä kalankasvatuksessa: - Olemme löytäneet levistä yhdisteitä, jotka tehoavat kalojen bakteeritauteihin. Siksi kokeilemme parhaillaan Kanariansaarilla aivan uudentyyppistä kalojen ja levien rinnakkaisviljelyä, jossa vesi kierrätetään kaloille levätankin kautta ja levistä erittyy kasvatusveteen meren omia antibiootteja. Samaa ideaa voidaan soveltaa myös äyriäisten viljelyssä.

- Itämeren alueen tutkijoiden kannattaisi verkostoitua, jotta kansainvälisesti nousussa oleva ala saisi vauhtia myös täällä. Instituuttimme voisi olla Baltic Marine Biotecnology Center, haaveilee professori Lindequist.


 


Riitta Vauras on vapaa tiedetoimittaja.

Sisältö jatkuu mainoksen alla