Tiede | Solubiologi Kirsi Rilla tutkii mikroskooppisen pieniä kalvorakkuloita, joista voi olla apua esimerkiksi syövän diagnosoinnissa – "Muistan edelleen, kuinka alle kouluikäisenä pääsin tutkimaan tukkimiehentäitä"

Solubiologi ja dosentti Kirsi Rilla, 48, muistaa tarkkaan sen hetken, kun hänessä alle kouluikäisenä heräsi innostus biologiaa ja tutkimista kohtaan.

Rillan lapsuudenystävien vanhemmat työskentelivät tutkijoina silloisella Metsäntutkimuslaitoksella, ja ystävykset pääsivät avustamaan tutkimuksessa.

– Saimme etsiä purukasasta tukkimiehentäitä tutkimuskäyttöön. Sen jälkeen minua alkoi kiinnostaa kaikenlainen luontoon liittyvä. Isoveljelläni oli lasten harjoitusmikroskooppi, sillä oli hauska tutkiskella kaikenlaista, Rilla muistelee.

Nyt Rilla johtaa Itä-Suomen yliopiston biolääketieteen yksikössä tutkimusryhmää, joka tutkii solujen erittämiä vesikkeleitä eli kalvorakkuloita. Ne ovat niin pieniä, että niiden tutkimisessa tarvitaan tavanomaisen valomikroskoopin lisäksi vielä tarkempaa elektronimikroskooppia.

– Mikroskopia onkin ollut minulle se varsinainen intohimo. On kiehtovaa päästä näkemään sellaista, mitä ei pysty erottamaan paljaalla silmällä. Ja mitä pienempiä asioita tutkitaan, sitä haasteellisempaa ja sitä myötä mielenkiintoisempaa tutkiminen on.

Tutkijan täytyy oppia selviämään pettymyksistä, sen oppiminen kuuluu väitöstutkimuksen tekemiseen.

Kirsi Rilla

Sysäyksen solubiologian pariin Rilla sai jo lukiossa. Hän kirjoitti biologian kokeessa esseen syöpäsolusta, ja opettaja piti tekstistä niin paljon, että luki sen ääneen koko luokalle.

– Se tuntui silloin ehkä vähän nololtakin, mutta samaan aikaan positiivisen palautteen saaminen rohkaisi. Lukion jälkeen en sitten päässytkään yliopistoon ensimmäisellä enkä toisellakaan yrittämällä. Lähdin varasuunnitelmani mukaisesti opiskelemaan metsätalousinsinööriksi, sillä metsä kiinnosti minua edelleen.

Opinnot eivät kuitenkaan tuntuneet täysin omilta: metsän biologia kyllä kiinnosti, mutta käytännön metsätalous tuntui kaukaisemmalta. Toisena opiskeluvuotena oli mahdollisuus suorittaa avoimen yliopiston opintoja ekologiasta ja ympäristönhoidosta.

– Silloin heräsi ajatus, että jospa minä vielä kerran koettaisin päästä yliopistoon. Pääsin Jyväskylään opiskelemaan solu- ja molekyylibiologiaa, minkä jälkeen hakeuduin silloiseen Kuopion yliopistoon suorittamaan tohtorintutkintoa, Rilla kertoo.

– Väitöskirjaa tehdessäni tiesin jo haluavani tutkijaksi, vaikka välillä tutkimustyön takkuillessa harkitsinkin alan vaihtoa. Tälle tielle kuitenkin jäin. Tutkijan täytyy oppia selviämään pettymyksistä, sen oppiminen kuuluu väitöstutkimuksen tekemiseen.

Noin kymmenen vuotta sitten Rilla oli tavalliseen tapaan tutkimassa mikroskoopilla soluja, kun hänen huomionsa kiinnittyi solujen ympärillä näkyneisiin, soluja vielä huomattavasti pienempiin pallukoihin. Hän ehti jo ajatella löytäneensä ehkä jotakin, mitä kukaan muu ei vielä olisi tutkinut.

– Asiaan tutustuessani huomasin, että ei se ihan niin ollutkaan. Joka tapauksessa näiden solunulkoisten vesikkelien tutkimus oli tuolloin vasta lähtemässä käyntiin. Sittemmin ne ovat mullistaneet käsityksemme elimistön toiminnasta.

Solunulkoiset vesikkelit ovat soluista erittyviä kalvorakkuloita, jotka välittävät sisällään viestejä muille soluille ja säätelevät siten elimistön toimintaa. Tämä eroaa aikaisemmin tunnetusta solujenvälisestä viestinnästä siinä, että rakkulat suojaavat niiden sisältämiä molekyylejä hajoamasta matkalla.

– Vesikkeleitä tutkitaan nyt kuumeisesti ympäri maailmaa. Biolääketieteessä niitä voitaisiin käyttää monella tavalla hyödyksi. Vesikkelit itsessään eivät aiheuta sairauksia, mutta ne toimivat elimistössä niin hyvässä kuin pahassa.

Odotan tutkimukselta tietenkin sitä, että löydämme jotakin uutta ja merkittävää, joka sitten julkaistaan arvostetussa tieteellisessä julkaisussa. Ennen kaikkea odotan kuitenkin uusia haasteita ja sitä, että vaikeistakin haasteista pääsee yli uteliaisuudella.

Kirsi Rilla

Diagnostiikan näkökulmasta solunulkoiset vesikkelit ovat erityisen kiinnostavia, sillä ne kantavat sisällään samoja molekyylejä, joita ne lähettänyt solu sisältää. Kaikki elimistön nesteet sisältävät näitä vesikkeleitä.

– Jos ajatellaan esimerkiksi omaa tutkimuskohdettani eli syöpää, niin syöpäsolujen lähettämiä vesikkeleitä tutkimalla syöpä voitaisiin diagnosoida entistä varhaisemmassa vaiheessa ja ilman kiinteän koepalan ottamista.

Koepalaan verrattuna vesikkelit voisivat antaa kokonaisvaltaisemman käsityksen potilaan tilasta. Niiden avulla olisi myös mahdollista seurata hoidon vaikuttavuutta reaaliaikaisesti. Diagnostiikan ohella toinen mahdollinen sovellus vesikkeleille voisi olla lääkeaineen kohdentaminen kehoon: vesikkelit toimisivat ikään kuin luontaisina lääkepakkauksina.

– Myös kantasolut erittävät vesikkeleitä, ja niillä on tärkeä rooli elimistön erilaisten vaurioiden korjaamisessa. Voi olla, että tulevaisuudessa vesikkelien avulla pystytään edistämään esimerkiksi haavojen ja erilaisten kudosvaurioiden paranemista.

Rillan johtama tutkimusryhmä tarkastelee etenkin syöpäsolujen erittämien vesikkelien toimintaa.

Tutkimuksessa käytetään uudenlaisia, kolmiulotteisia soluviljelmämalleja, joissa hyödynnetään koivusta valmistettua kuitugeeliä. Niiden avulla elimistön toimintaa pystytään jäljittelemään ilman eläinkokeita.

– Odotan tutkimukselta tietenkin sitä, että löydämme jotakin uutta ja merkittävää, joka sitten julkaistaan arvostetussa tieteellisessä julkaisussa. Ennen kaikkea odotan kuitenkin uusia haasteita ja sitä, että vaikeistakin haasteista pääsee yli uteliaisuudella.

Solunulkoiset vesikkelit löydettiin jo 1960-luvulla, mutta niitä pidettiin pitkään vain solujätteenä. Kymmenen vuoden aikana vesikkeleitä on alettu tutkia kuumeisesti ympäri maailmaa, sillä ne ovat osoittautuneet tärkeiksi solujen välisen viestinnän välineiksi.

– Solunulkoiset vesikkelit ovat kokoluokaltaan virusten kokoisia, kalvon ympäröimiä rakkuloita. Niiden toimintaa voi verrata pullopostiin: vesikkelin kalvo on pullo, joka suojaa sen sisällä olevaa, muutoin herkästi hajoavaa viestiä, Rilla selittää.

”Pullon” sisällä oleva viesti voi olla esimerkiksi lähettäjäsolun dna:ta tai rna:ta. Vesikkelin sisällä viesti kulkeutuu esimerkiksi verenkierron mukana vastaanottajasolulle. Määränpäässä viesti avataan, ja se vaikuttaa kohdesolun toimintaan.

– Viestinnän määrää ja vauhtia kuvaa kuitenkin paremmin vertaus, jonka mukaan vesikkelit ovat elimistön sosiaalinen media. Solut lähettävät nopeasti valtavan määrän viestejä, jotka saavuttavat samaan aikaan monia eri soluja eri puolilla elimistöä. Siten ne vaikuttavat elimistön toimintaan.

Suurin osa elimistön soluista erittää vesikkeleitä, ja niitä löytyy kaikista elimistön nesteistä. Niiden sisältämiä viestejä tutkimalla saadaan tietoa solusta, joka vesikkelin on lähettänyt.

Kliinisissä tutkimuksissa onkin jo onnistuttu diagnosoimaan eturauhassyöpä syöpäsolujen lähettämistä vesikkeleistä, joita on eristetty potilaan virtsasta.

– Vesikkelit ovat muuttaneet merkittävästi käsitystämme elimistön toiminnasta. Tieteen uusista löydöksistä innostutaan helposti liikaa, mutta uskon kuitenkin, että jotain mullistavaa tästä vielä syntyy, Rilla sanoo.