Varaelinten tuottamiseksi suunnitellaan solujen kasvukehikoita uusista biohajoavista polymeereistä. Yksinkertaisia kudoksia suoltaa solutulostin.


biohajoavista polymeereistä. Yksinkertaisia kudoksia suoltaa solutulostin.


Julkaistu Tiede-lehdessä 5/2006



Taitaa olla aika kasvattaa uusi pumppu, tuumailee lääkäri rauhallisesti tulevaisuuden terveyskeskuksessa.
Sairaanhoitaja ottaa rasvaimusta tai jopa suoraan sydämestäsi kudosnäytteen, josta erotetaan kantasolut. Samaan aikaan kudoskone rakentaa biohajoavista polymeereistä huokoisen tukirakennelman, joka on tarkalleen sydämesi kokoinen ja muotoinen.

Hoitaja ruiskuttaa kantasolut kasvamaan kuitumallin sisään. Kun solukko on vahvistunut viljelmässä riittävästi, kirurgi asentaa paikoilleen sydämen, joka on tekokuitujen ja omien solujesi sekoitus. Tukirakennelma liukenee vereen sitä mukaa kuin solukko kasvaa ja vahvistuu. Pian sinulla on tuliterä sydän, jota on mahdotonta erottaa alkuperäisestä.

Sydämenkasvatus on vuosikymmenien päässä, mutta läppiä rakennetaan jo laboratorioissa.

- Eläinkokeisiin päästään vuoden 2007 jälkeen, arvioi professori ITampereen teknillisen yliopiston TTY:n kuitumateriaalitekniikan laitoksesta. Tamperelaiset kuitu- ja biomateriaalitutkijat kehittävät verisuonia ja läppiä kansainvälisessä BioSys-hankkeessa. TTY:n lisäksi hankkeeseen osallistuu yliopistoja ja yrityksiä Saksasta, Sveitsistä ja Irlannista.


Geelikehikolla luomurinnat

Tutkijat perustelevat hankkeitaan sydäntautitilastoilla ja terveydenhuollon rahapulalla, mutta osaa ihmisistä kiinnostaa enemmän kauneus kuin terveys.

Yhdysvalloissa sai viime vuonna runsaasti julkisuutta Illinoisin yliopiston tutkijaryhmä, joka kasvatti hiirille rintoja ihmisen selkäytimen kantasoluista. He ruiskuttivat solut PEGDA-nimiseen hydrogeeliin, joka on elimistöön sopiva, hyytelömäinen aine. Geeli-implantit he asensivat hiiren ihon alle. Neljässä viikossa kantasolut erikoistuivat rasvasoluiksi.

Jos tutkijoiden haaveet toteutuvat, tulevaisuudessa kuka tahansa voi kasvatuttaa itselleen haluamansa kokoiset ja muotoiset rinnat. Silikoni-implantit, jotka vuotavat ja menettävät tilavuuttaan, jäävät historiaan.


Tulostimesta ihoa ja luuta

Entä häiritsevätkö rypyt ja tuntuuko iho muutenkin ikääntyneeltä? Ei hätää. Tulostetaan tilalle uusi.

Brittiläisessä Manchesterin yliopistossa materiaalitutkimuksen professori Brian Derbyn tiimi on valmistanut ohutta solukkoa mustesuihkutulostimella. Solut sekoitetaan ravintoliuokseen ja tulostetaan noin millimetrin sadasosan paksuisiksi kerroksiksi, joista voi rakentaa ihoa ja muitakin elimiä. Derbyn mukaan kliinisiin ihokokeisiin päästään viiden vuoden päästä.

Teollisuus on käyttänyt kolmiulotteista tulostusta koneenosien mallikappaleiden valmistukseen jo parikymmentä vuotta. Ensimmäisen kudostulostimen kehitti Massachusettsin teknisen korkeakoulun MIT:n tutkija Emanuel Sachs 1990-luvulla.

Kaupalliseen vaiheeseen on edennyt luumateriaalin tulostus. Yhdysvaltain elintarvike- ja lääkelaitos FDA antoi vuonna 2003 Therics-nimiselle yritykselle luvan valmistaa pieniä, alle viiden sentin kokoisia luusiirrännäisiä biohajoavasta keraamista. Toistaiseksi siirrännäiset kelpaavat vain sellaisiin luihin, jotka eivät kannattele kehon painoa.


Yhdistetään kantasoluihin

Yhteistä uusille biomateriaalitekniikoille on kuolleen ja elävän materiaalin yhdistäminen. Keinotekoisia ihmisen varaosia on kehitetty jo kauan. Ensimmäinen tekosydän asennettiin vuonna 1969. On kuitenkin ollut odotettua vaikeampaa kopioida mutkikkaita elimiä niin, että mukaan tulisi eläviä osia.

Uusi tie avautui, kun vuonna 1998 opittiin kasvattamaan ihmisalkion kantasoluja soluviljelmissä. Tuli periaatteessa mahdolliseksi tuottaa uusia elimiä samaan tapaan kuin sisilisko kasvattaa hännän katkenneen tilalle. Käytännössä biologinenkin tie kuitenkin osoittautui mutkikkaaksi, koska solut saattavat erilaistua väärin tai muuttua syöpäsoluiksi (kantasolututkimuksen tilanteesta ks. Täällä kasvaa kantasoluja, Tiede 7/2005, s. 24-29).

Mutta entäpä jos pantaisiin solut kasvamaan tilapäisen kehikon sisällä, kysyivät tutkijat. Kudosteknologiassa toistuu usein sana scaffold, jonka yksinkertaisin suomenkielinen käännös on rakennusteline tai tukiverkko.


Kasvukehikko polymeereistä

Entä mistä tehdä kudoksen rakennustelineet ja miten?
- Polymeereistä kuituja, joista sitten rakenteet tekstiilitekniikalla, vastaa Nousiainen. Kuituosaaminen on silloin olennaista.
- Tulostimella on mahdotonta valmistaa polymeerikuitua, heittää Nousiainen kilpailevasta tekniikasta.
- Kuitua taas tarvitaan, jotta esimerkiksi sydänläpästä saadaan tarpeeksi luja.

Polymeerikuiduilla on Nousiaisen mukaan neljä etua.
- Lujuus. Kuitumuoto on kaikkein lujin. Polymeerikuidun vetolujuus on painoon nähden suurempi kuin teräksellä.
- Joustavuus.
- Yhteensopivuus. Koska ihmisissä itsessäänkin on kuitumaisia kudoksia, on mahdollista löytää materiaaleja, jotka keho hyväksyy.
- Biohajoavuus. Jotkin polymeerit hajoavat elimistössä.

Lujuuden ja joustavuuden ansiosta kuiduista kyetään valmistamaan monimutkaisia rakenteita tekniikoilla, jotka tekstiiliteollisuus on kehittänyt pitkälle. Kuiduista voi tehdä lankoja, joista puolestaan saa mutkikkampia rakenteita punomalla, kutomalla ja neulomalla. Kuituja voi myös kerrostaa huovan tai paperin tavoin.

Lähtöaineina käytetään esimerkiksi polyglykolihappoa, erilaisia glykolidijohdannaisia ja maitohapon tai voihapon johdannaisia. BioSys-hankkeessa kehitetään tapoja muokata kuidun pinta soluille ystävälliseksi. Koko tekstiilirakenne tehdään älykkääksi niin, että solut kasvavat ja tukiverkot hajoavat samaan tahtiin.


Printti-ihminen kuituaivoin?

Kudosteknologian tutkija Wei Sun philadelphialaisesta Drexelin yliopistosta arvioi, että kudostulostustekniikat kaupallistuvat noin 30 vuodessa. Solubiologi Vladimir Mironov South Carolinan lääketieteellisestä yliopistosta sanoo, että kudostulostus voi tulevaisuudessa uudistaa biolääketieteen samalla tavoin kuin kirjapaino mullisti kirjojen valmistuksen viisisataa vuotta sitten. Hänen mukaansa tulostimella voi periaatteessa printata ihmisestä kaiken muun paitsi aivoja.

Aivot saadaan ehkä kuitutekniikalla. Jo nykyisin tamperelaiset tutkijat ohjaavat hermosolujen kehitystä kuiturakenteiden avulla. Aluksi pyritään kasvattamaan kä­sien ja jalkojen hermoja. Tulevaisuudessa Alzheimerin tautia, Parkinsonin tautia ja aivoinfarkteja hoidetaan paikkaamalla aivoja yhtä arkisesti kuin hammaslääkäri nyt korjaa hampaita.



Kalevi Rantanen on teknistä luovuutta tutkiva diplomi-insinööri, tietokirjoittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.

Kätevä sana on valunut moneen käyttöön.

Makea vesi kuuluu elämän perusedellytyksiin. Siksi tuntuu itsestään selvältä, että vesi-sana kuuluu suomen kielen vanhimpiin sanastokerroksiin.

Se ei kuitenkaan ole alun perin oma sana, vaan hyvin vanha laina indoeurooppalaisista kielistä, samaa juurta kuin saksan Wasser ja englannin water.

Suomensukuisissa kielissä on toinenkin vettä merkitsevä sana, jota edustaa esimerkiksi saamen čáhci, mutta sen vastine ei syystä tai toisesta ole säilynyt suomessa. Ehkäpä indoeurooppalainen tuontivesi on tuntunut muodikkaammalta ja käyttökelpoisemmalta.

Tarkemmin ajatellen vesi-sana on monimerkityksinen. Luonnon tavallisimman nesteen lisäksi se voi tarkoittaa muunkinlaisia nesteitä, kuten yhdyssanoissa hajuvesi, hiusvesi tai menovesi.

Vesiä voi erotella käsittelyn tai käyttötarkoituksen mukaan, vaikka Suomen oloissa juomavesi, kasteluvesi ja sammutusvesi ovatkin usein samaa tavaraa. Sade- ja sulamisvesistä tulee varsinkin asutuskeskuksissa viemäröitävää hulevettä. Murteissa hulevesi tarkoittaa tulvaa tai muuta väljää vettä, esimerkiksi sellaista, jota nousee sopivilla säillä jään päälle.

Luonnon osana vesi voi viitata erilaisiin vedenkokoumiin, etenkin järviin. Suomen peruskartasta löytyy satoja vesi-loppuisia paikannimiä, joista useimmat ovat vesistönnimiä, kuten Haukivesi, Hiidenvesi tai Puulavesi.

Useat vesien rannalla olevat asutuskeskukset ovat saaneet nimensä vesistön mukaan. Vesi-sana ei enää suoranaisesti viittaa veteen, kun puhutaan vaikkapa Petäjäveden kirkosta tai Ruoveden pappilasta.

Vesi-sanasta on aikojen kuluessa muodostettu valtava määrä johdoksia ja yhdyssanoja. Näistä suuri osa on vanhoja kansanomaisia murresanoja, kuten vetelä, vetinen, vetistää ja vettyä.

Vesikosta on muistona enää nimi, sillä tämä vesien äärellä ja vedessä viihtyvä näätäeläin on hävinnyt Suomesta 1900-luvun kuluessa. Myyttisiä veden asukkaita ovat olleet vetehinen ja vesu eli vesikyy, jotka mainitaan myös Kalevalassa.

Antiikista 1700-luvun loppupuolelle asti uskottiin veden olevan yksi maailman alkuaineista. Sitten selvisi, että se onkin vedyn ja hapen yhdiste. Oppitekoinen uudissana vety tuli suomen kielessä tarpeelliseksi kuitenkin vasta 1800-luvun puolimaissa, kun luonnontieteistä alettiin puhua ja kirjoittaa suomeksi.

Kaisa Häkkinen on suomen kielen emeritaprofessori Turun yliopistossa.

Julkaistu Tiede-lehden numerossa 11/2018

Alzheimerin tautiin tarkoitettu lääke auttoi unien hallintaa.

Jos haluat hallita uniasi, se voi onnistua muistisairauden hoitoon tarkoitetulla lääkkeellä. Lääke virittää ihmisen näkemään niin sanottuja selkounia, kertoo Helsingin Sanomat jutussaan.

Selkounessa ihminen tiedostaa näkevänsä unta ja pystyy jopa vaikuttamaan siihen.

Joka toinen ihminen on mielestään nähnyt selkounen ainakin kerran elämässään. Joka neljäs näkee niitä kuukausittain, arvioi parin vuoden takainen tutkimuskatsaus.

Alzheimerlääke auttoi tuoreessa yhdysvaltalaisessa tutkimuksessa koehenkilöitä selkouniin. Koehenkilöistä nuori nainen onnistui unessa rullaluistelemaan tavaratalossa, kun oli ensin suunnitellut sitä valveilla.

”Luistelimme ystäväni kanssa pitkin käytäviä. Oli niin hauskaa, että upposin täysillä uneen mukaan”, 25-vuotias nainen kuvailee.

Unet olivat koehenkilöiden mukaan lääkkeen vaikutuksesta todentuntuisempia kuin ilman lääkettä. Yhdysvaltalainen tutkimus julkaistiin Plos One -lehdessä.

Kokeessa tutkijat harjoittivat yli 120 eri ikäistä koehenkilöä näkemään selkounia. Ryhmään oli valkoitunut ihmisiä, jotka muistavat unensa hyvin ja ovat kiinnostuneita selkounista.

He opettelivat tekniikoita, joiden pitäisi helpottaa selkouneen pääsyä. Pitkin päivää ja ennen nukkumaan menoa voi esimerkiksi toistella itselleen, että kun näen unta, muistan näkeväni unta.

Unia voi visualisoida eli harjoitella mielessään etukäteen. Selkouneen päästyään voi tehdä todellisuustestejä, kuten onnistuuko seinän läpi käveleminen tai leijuminen.

Lääkekokeessa, jota johti selkounien uranuurtaja Stephen LaBerge, koehenkilöt saivat galantamiinia. Sitä käytetään lievän tai kohtalaisen vaikean Alzheimerin taudin hoitoon.

Lääke terästää asetyylikoliinin määrää aivoissa. Asetyylikoliini huolehtii viestien välityksestä aivosolujen välillä, virkistää muistia ja kiihdyttää rem-unta. Juuri remvaiheessa ihminen näkee yleisimmin unia.

Suurimman annoksen galantamiinia saaneista 42 prosenttia pystyi kuvauksensa mukaan selkouniin. Osuus oli huomattavasti suurempi osa kuin muissa koeryhmissä.

Koehenkilöiden unta ei mitattu unilaboratorioiden laitteilla, joilla tallennetaan silmien liikkeitä ja elintoimintoja. Tulokset perustuivat koehenkilöiden kertomaan.

LaBerge seurasi kuitenkin toisessa tuoreessa tutkimuksessaan silmien liikkeitä unennäön aikana. Silmien liikkeet kiihtyvät rem-unen aikana.

Kun koehenkilöt siirtyivät selkouneen, he liikuttivat silmiään ennalta sovitusti vasemmalta oikealle. Sitten heidän piti seurata unensa kohteita, joita he olivat ennalta visualisoineet.

Silmät liikkuivat sulavasti, samoin kuin ihmisen seuratessa katseella todellista kohdetta. Kuviteltua kohdetta seuratessa silmät liikkuvat nykäyksittäin.

Tutkimus julkaistiin Nature Communications -lehdessä.

Kysely

Oletko nähnyt selkounta?

mdmx
Seuraa 
Viestejä5216
Liittynyt23.11.2009

Viikon gallup: Oletko nähnyt selkounta?

Käyttäjä4499 kirjoitti: Mikä on mt häiriö? Kuten sanoin, minusta lääkkeen käyttö tuohon tarkoitukseen on arveluttavaa. Siinä mennään ehkä peruuttamattomasti alueelle, jonne ei pitäisi mielestäni olla mitään asiaa suoranaisesti. Ehkä en nyt vain ymmärrä tarvetta nähdä hallittua "unta" - miksi ei vain kuvitella? Jos "hourailet" saman, tunnet sen varmaan voimakkaammin. Mutta toisaalta et ole siitä niin tietoinen kuin hereillä ollessa, vai mitä? Niin siis, siinä nimenomaan on täysin tietoinen että...
Lue kommentti