2/2018

Tietokone bakteerien sisälle

Andre Sanches Ribeiro tutkii geenien ilmentymistä ja geneettisiä säätelypiirejä elävissä bakteereissa. Tavoitteena on oppia rakentamaan synteettisiä säätelypiirejä, joiden avulla voidaan ohjata yksisoluisten eliöiden ominaisuuksia ja toimintaa.

Andre Sanches Ribeiro

 

Professori Andre Sanches Ribeiron mukaan Suomi on yksi harvoista maista, joissa voi rakentaa laboratorion joka on sekä teoreettinen että kokeellinen. Nyt hänen ryhmästään lähteneitä tutkijoita on maailmalla perustamassa omia laboratorioitaan, mikä helpottaa entisestään kansainvälistä yhteistyötä.

 

KUKA: Andre Sanches Ribeiro, 42

  • Laskennallisen systeemibiologian professori
  • Syntynyt Luandassa, Angolassa.
  • Koulutus: Fysiikan lisensiaatti, 1999, fysiikan tohtori 2004, Lissabonin yliopisto, Portugali.
  • TTY:lle 2007. The Laboratory of Biosystem Dynamics -laboratorion perustaja ja johtaja vuodesta 2009.
  • Perhe: vaimo.
  • Harrastukset: Historia (Kysy häneltä mitä vain Portugalin historiasta!) ja esihistoria. Tietokonepelit, joissa voi oppia ja kehittyä.
 

Periaatteessa geneettisiä prosesseja ohjataan yksinkertaisilla tavoilla, kellolla ja kytkimellä. Tosiasiassa solun toimintaa ohjaavat säätelymekanismit ovat monimutkainen verkosto toisiinsa kytkeytyneitä ja toisiaan ohjaavia tekijöitä. Niiden toimintaa professori Andre Sanches Ribeiro pyrkii ymmärtämään tutkimalla Escherichia coli -bakteeria.

– Jos opimme ymmärtämään elävän säätelypiirin toimintaa, voimme suunnitella ja rakentaa synteettisiä piirejä eli pikkuruisia tietokoneita bakteerin sisälle, sanoo Ribeiro.

Hän muistuttaa kuitenkin, että geenien säätely on valtava ongelma, jota yksi tutkimusryhmä ei voi ratkaista. Vastauksia etsivät monet muutkin, mutta Ribeiron lähestymistapa on poikkeava.

– Geenien säätelyä tutkitaan lähinnä proteiinien toiminnan osalta, mutta säätelyn aikana tapahtuu monia asioita, ja meitä kiinnostavat itse transkriptiotapahtuman mekanismit.

Kymmenisen vuotta sitten perustettu tutkimusryhmäkään ei ole tavanomainen. Se yhdistää biologian ja fysiikan mahdollisuudet, sillä solujen eri toimintoja ohjaavat kummankin tieteenalan lait.

– Me keräämme empiiristä dataa elävistä soluista aikasarjamikroskopiamittauksin, käsittelemme tuloksia signaalin- ja kuvankäsittelymenetelmin, analysoimme, mallinnamme ja käytämme tuloksia synteettisten säätelypiirien suunnitteluun.

Bakteereista ystäviä

Ribeiro sanoo, että strategisesti ajatellen on parempi olla bakteerien ystävä kuin vihollinen.

– Niitä on paljon, paljon enemmän kuin nisäkäslajeja. Ne ovat eläneet ainakin neljä miljardia vuotta ja selvinneet kaikista Maata sen historian aikana kohdanneista hävitysaalloista. Ne ovat monimuotoisia ja sopeutuvia ja voivat elää pahimmissa kuviteltavissa olevissa oloissa. Ne siis tietävät hengissä säilymisestä paljon enemmän kuin me.

Kehomme elää symbioosissa monien, esimerkiksi suolistobakteerien kanssa, mutta nyt Ribeiron mielestä olisi syytä alkaa pyrkiä tietoisempaan ystävyyteen pöpöjen kanssa.

Elämän kokoiset sovellukset

Jos ymmärrämme luonnollisten geneettisten säätelypiirien käyttäytymistä, voimme oppia muokkaamaan bakteerien toimintaa ja ominaisuuksia. Ymmärrys avaisi valtaisia sovellusmahdollisuuksia lääketieteen ja bioteknologian aloilla

– Voisimme oppia hyödyntämään mekanismeja, joilla bakteerit suojaavat itsensä muilta, haitallisilta bakteereilta tai tunnistavat haitallisia soluja tai erilaisia yhdisteitä, joita sairauksissa erittyy.

Synteettisen biologian avulla muokatut bakteerit voisivat tuottaa ihmisravinnoksi sopivia proteiineja ja sokereita halvoista raaka-aineista.

– Bakteerit ovat yksinkertaisia organismeja, ja koska elämä alkoi yksinkertaisista muodoista, voimme oppia bakteereilta miten elämä syntyi ja kehittyi. Tiedosta olisi hyötyä, kun ihminen tähyää toisille planeetoille. Voisimmeko yhdistää bakteerien ominaisuuksia esimerkiksi niin, että ne söisivät tiettyä mineraalia ja tuottaisivat meille kylmissä oloissa happea, pohtii Ribeiro.

Nyt tiede, tulevaisuudessa yhteiskunta

Ribeiro itse on taustaltaan teoreettinen fyysikko. Hänen kansainvälisessä tutkimusryhmässään on tietojenkäsittelytieteen, fysiikan, molekyylibiologian, signaalinkäsittelyn ja laskennallisen biologian asiantuntijoita.

– Tavoitteemme liikkuvat geenien rakentamisesta monimutkaisiin biofysikaalisiin ja tilastollisiin malleihin. Teemme perustutkimusta, josta on hyötyä tieteelliselle tiedolle, ei välttämättä vielä yhteiskunnalle.

Tutkimuksen johtajana Ribeiro on tarkka rahankäyttäjä, joka kunnioittaa rahoittajien ottamaa riskiä. Ryhmä tekee täsmälleen sitä, mitä on luvannut.

– En ole vielä koskaan luvannut yritykselle tuotetta. Ehkä jonain päivänä lupaan, mutta en vielä. 

Teksti: Kati Vastamäki
Kuva: Mika Kanerva

 
Kerro kaverille
Sydän sykkii kuoppalevyllä
Sydän sykkii kuoppalevyllä
2/2018
Sydän sykkii kuoppalevyllä
Jos vaalit uniaikaasi, et ota
Jos vaalit uniaikaasi, et ota
2/2018
Jos vaalit uniaikaasi, et ota
Kokeessa kone kuulee tarkemmin kuin sinä
Kokeessa kone kuulee tarkemmin kuin sinä
2/2018
Kokeessa kone kuulee tarkemmin kuin sinä
Leikkaussalihenkilökunta altistuu haitallisille määrille pienhiukkasia
Leikkaussalihenkilökunta altistuu haitallisille määrille pienhiukkasia
2/2018
Leikkaussalihenkilökunta altistuu haitallisille määrille pienhiukkasia
TTY sijoittaa vastuullisesti
TTY sijoittaa vastuullisesti
2/2018
TTY sijoittaa vastuullisesti
Ihminen ratkaisee uudessa Tampereen yliopistossa
Ihminen ratkaisee uudessa Tampereen yliopistossa
2/2018
Ihminen ratkaisee uudessa Tampereen yliopistossa
Laitelahjoitus tukee lääketieteen tekniikan opetusta
Laitelahjoitus tukee lääketieteen tekniikan opetusta
2/2018
Laitelahjoitus tukee lääketieteen tekniikan opetusta
ALD-teknologialla tehdään huipputehokkaita aurinkokennoja
ALD-teknologialla tehdään huipputehokkaita aurinkokennoja
2/2018
ALD-teknologialla tehdään huipputehokkaita aurinkokennoja
Lisää laitteita, lisää dataa – ja kriittisiä tutkimusongelmia
Lisää laitteita, lisää dataa – ja kriittisiä tutkimusongelmia
2/2018
Lisää laitteita, lisää dataa – ja kriittisiä tutkimusongelmia
Aamun ensi ajatus: Let’s do it!
Aamun ensi ajatus: Let’s do it!
2/2018
Aamun ensi ajatus: Let’s do it!
Keitä professorimme ovat?
Keitä professorimme ovat?
2/2018
Keitä professorimme ovat?

Tampereen teknillinen yliopisto on teknologisen kehityksen tiennäyttäjä sekä tutkimusmaailman ja elinkeinoelämän yhteistyökumppani. Yliopistosta valmistuu haluttuja osaajia yhteiskunnan eri aloille.

Käyntiosoite:
Korkeakoulunkatu 10,
33720 Tampere

Postiosoite:
PL 527, 33101 Tampere

Puhelinvaihde:
03 311 511
ma–pe kello 8–16.15
kesällä ma–pe 8–15.45

Virallinen sähköpostiosoite:
tty.asiointi@tut.fi