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.

Hyvä harrastus – ja helppo. Lukemista löytyy aina. Kuva: Shutterstock

Kieli rikastuu, ajattelu syvenee ja sosiaalinen taju kehittyy.

Tietokirjan järki on selvä: saa tietoa, jolla jäsentää maailmaa ja vaientaa mutuilijat. Riittävästi tietoa hankkimalla tulee asiantuntijaksi, ja sillä on selvä hyötyarvo.

Entä missä on fiktion lukijan tulosvastuu? Mitä itua on kuluttaa aikaansa tuntitolkulla hatusta vedettyjen ihmisten hatusta vedettyihin edesottamuksiin? Paljonkin: romaani tai novelli opettaa toimimaan muiden ihmisten kanssa.

Fiktio simuloi sosiaalista maailmaa, esittää asiaa tutkinut Toronton yliopiston psykologian professori Keith Oatley. Niin kuin lentosimulaattori opettaa lentotaitoja, sosiaalisten tilanteiden simulaattori – romaani – opettaa sosiaalisia taitoja.

Kokeet vahvistavat, että fiktiota lukeneet tajuavat paremmin so­siaalisia kuvioita kuin tietotekstiä lukeneet. 

Suvaitsevaisuus kasvaa

Kuvitteellisesta tarinasta on sekin ilo, että pääsee väliaikaisesti jonkun toisen nahkoihin. Samastuminen tarinan henkilöön voi muuttaa lukijan käyttäytymistä ja pistää asenteet uusiksi, ovat kokeillaan osoittaneet Ohion yliopiston tutkijat.

Samastumisella on vaaransa. Romaanin aiheuttama itsemurha-aalto koettiin 1700-luvun lopulla, kun nuoret onnettomat miehet matkivat Johan Wolfgang von Goethen päähenkilön tekoa Nuoren Wertherin kärsimyksissä.

Ohiolaistutkimuksessa vaikutus oli rakentavampi: kun nuoret aikuiset olivat lukeneet tarinan miehestä, joka meni äänestämään, he menivät hanakammin vaaliuurnille vielä viikon kuluttua lukemisesta. He olivat saaneet kansalaishyvetartunnan.

Valkoihoisten suvaitsevaisuutta taas kasvattivat tarinat, joissa päähenkilö osoittautui homoseksuaaliksi tai afroamerikkalaiseksi. Lukijoilta karisi myös stereotypioita. Tämä kuitenkin edellytti, että päähenkilön ”erilaisuus” paljastui vasta tarinan myöhemmässä vaiheessa ja lukijat olivat ehtineet asettua hänen nahkoihinsa.

Stressi väistyy

Kun uppoutuu lukemaan, maailman meteli jää kauas ja paineet hellittävät. Tuttu tunne, josta on myös tieteelliset näytöt: lukeminen poistaa stressiä.

Terveystieteen opiskelijat saivat Yhdysvalloissa tehdyssä tutkimuksessa lukeakseen netistä ja aikakauslehdestä poimittuja artikkeleita, jotka käsittelivät historiallisia tapauksia ja tulevaisuuden innovaatioita. Aihepiirit olivat siis kaukana tenttikirjojen pakkolukemistosta.

Puolentunnin lukutuokio riitti laskemaan verenpainetta, sykettä ja stressin tuntua. Huojennus on yhtä suuri kuin samanpituisella joogahetkellä tai televisiohuumorin katselulla. Mikä parasta, apu löytyy helposti, lukemista kun on aina saatavilla.

Sanasto karttuu

Kirjoitettu kieli on ylivoimaisesti suurempi uusien sanojen lähde kuin puhuttu. Erot lasten sanavaraston runsaudessa voi johtaa suoraan siihen, miten paljon he altistuvat erilaisille teksteille, vakuuttavat lukemisen tutkijat Anne Cunningham ja Keith Stanovich.

Tiuhimmin uutta sanastoa kohtaa tieteellisten julkaisujen tiivistelmissä: tuhatta sanaa kohti harvinaisia on peräti 128. Sanoma- ja aikakauslehdissä harvinaisten sanojen tiheys nousee yli 65:n ja aikuisten kirjoissa yli 50:n.

Lastenkirjakin voittaa sanaston monipuolisuudessa televisio-ohjelman mennen tullen. Lapsilukija kohtaa kirjassa yli 30 harvinaista sanaa tuhatta kohti, kun aikuisten telkkariviihdettä katsoessa niitä tulee vastaan 23 ja lastenohjelmissa 20.

Juttelukaan ei pahemmin kartuta sanavarastoa. Aikuispuhe sisältää vain 17 epätavallista sanaa tuhatta kohti.

Syntyy omia ajatuksia

Ihmisen aivoja ei ole ohjelmoitu lukemaan. Kun taito kehittyi 5 500 vuotta sitten, näkemiseen, kuulemiseen, puhumiseen ja ajatteluun rakentuneet alueet alkoivat tehdä uudenlaista yhteistyötä.

Nyt olemme jälleen uudenlaisen lukukulttuurin alussa. Verkkolukeminen on tullut jäädäkseen, ja jotkut pelkäävät, että tyhmistymme, kun totutamme aivomme ärsyketulvaan ja pikaselailuun netissä. Tiedonvälitys on lisääntynyt räjähdysmäisesti mutta niin myös häly.

Syventyvän lukemisen kohtalosta kantaa huolta professori Maryanne Wolf Tufts-yliopistosta. Tapaa näet kannattaisi vaalia. Aivokuvaukset paljastavat, että paneutuva lukija käyttää laajasti molempia aivopuoliskojaan. Hän ei vain vastaanota kirjoittajan sanomaa vaan vertaa sitä aiemmin hankkimaansa tietoon, erittelee sitä ja rakentaa omaa ajatteluaan. Pintalukijalla ei tähän ole aikaa.

Mikko Puttonen on Tiede-lehden toimittaja.

Julkaistu Tiede-lehdessä 12/2012 

Täysin raittiiden suomalaisnuorten osuus on moninkertaistunut vuosituhannen alusta.

Nuoruus raitistuu, kertoo Helsingin Sanomat jutussaan.

Nuorten alkoholin käyttö kasvoi vuoteen 1999, joka oli myös kaikkein kostein vuosi. Silloin vain joka kymmenes yhdeksäsluokkalainen ilmoitti, ettei ollut koskaan käyttänyt alkoholia.

Sittemmin täysin raittiiden osuus on moninkertaistunut, ilmenee vuoteen 2015 ulottuneesta eurooppalaisesta, nuorten päihteidenkäyttöä käsittelevästä Espad-tutkimuksesta.

Jopa muut eurooppalaiset jäävät jälkeen. Suomessa täysin raittiita 15–16-vuotiaista nuorista on joka neljäs, kun Euroopassa heitä on keskimäärin joka viides.

Terveyden ja hyvinvoinnin laitoksen THL:n erikoistutkija Kirsimarja Raitasalo kollegoineen on ­koettanut tunnistaa niitä nuoruuden muutoksia, jotka voisivat selittää humalan hiipumista.

Ratkaisevaa näyttää olleen ainakin se, että alaikäisten on yhä vaikeampi saada alkoholia. Nykynuoret kokevat sen selvästi hankalammaksi kuin aiemmat ikäpolvet.

Kauppojen omavalvonta on osaltaan tehonnut. Kassoilla kysytään kaikilta alle 30-vuotiaan näköisiltä papereita.

Vanhemmat ja muutkin aikuiset ovat tiukentaneet asenteitaan nuorten juomiseen.

”Tietoisuus alkoholin haitoista on ehkä lisääntynyt. On tullut paljon tutkimustietoa esimerkiksi siitä, miten alkoholi vaikuttaa nuorten aivojen kehitykseen”, Raitasalo pohtii.

Nuorten omakin maailma on muuttunut toisenlaiseksi. Älylaitteet, pelit ja sosiaalinen media kyllästävät arkea. Pussikaljoittelu joutuu kilpailemaan monen muun kiinnostavan ajanvietteen kanssa ja on ehkä osittain hävinnyt niille.

Juovuksissa olemisesta on ehkä tullut myös tyylirikko. Nuoret eivät enää näytä arvostavan kännissä örveltämistä.

Kysely

Mikä mielestäsi raitistaa nuoria?

Neutroni
Seuraa 
Viestejä25798
Liittynyt16.3.2005

Viikon gallup: Mikä mielestäsi raitistaa nuoria?

Käyttäjä4809 kirjoitti: Eiköhän syy ole -90 luvulla alkaneen laman menetetyt työpaikat ja samalla supistettu koulutus, minkä seurauksena vuodestä -99 alkaen vanhemmilla ei enää ole ollut niin paljon rahaa annettavaksi nuorisolle. Sekä myös nuorisolle soveltuvien työpaikkojen vähentyminen ja samaan aikaan tapahtunut kohtuuton vuokrien nousu, vasinkin pääkaupunkiseudulla. En tiedä, mutta en usko rahaan. Esimerkiksi kilju, 10 % juoma joka maksaa joitain senttejä litralta, tuntuu olevan...
Lue kommentti
molaine
Seuraa 
Viestejä1189
Liittynyt3.8.2011

Viikon gallup: Mikä mielestäsi raitistaa nuoria?

En kyllä usko, että rahalla on iso merkitys ja veikkaan, että käytettävissä olevat rahat on vain kasvaneet, jos verrataan vaikka omaan nuoruuteen. Ei viina suomessa ole niin kallista, etteikö köyhälläkin olisi varaa dokailla. Oma junnu ei läträä lainkaan viinan kanssa. Iso osa kavereistakaan ei, vaikka osa ilmeisesti jonkin verran lipittelee. Kyllä nuorten asenteet on mielestäni muuttuneet ihan selkeästi. Ehkä alkoholipolitiikka on toiminut? Kotoa ei meillä kyllä tällaista ole opittu...
Lue kommentti

Panterarosa: On selvää, että "Partitava kisaa kurupati-kuvaa" ei oikein aukene kehitysmaalaisille N1c- kalmukinperseille.