Pintakudoksen solut aistivat nopeasti pienetkin muutokset mikroympäristössään ja toimivat oletettua monimutkaisemmin. Asian osoittivat Tampereen yliopiston tutkijat jäljittelemällä solujen alapuolisen väliaineen liikehdintää.

Solut havaitsevat liikahdukset ympäristössään muuttamalla kalsiumionien virtausta solukalvon läpi eli sähköisesti ionivirtojen kautta.

Uraauurtava löydös auttaa ymmärtämään paremmin esimerkiksi syövän leviämistä.

Tutkimus tehtiin kolmen ryhmän yhteistyönä.

Solut kasvatettiin yliopiston kemian professorin Arri Priimägin Smart Photonics Materials -ryhmän kehittämien valoon reagoivien materiaalien päällä.

Materiaalit mahdollistavat valolla aikaansaatavan tarkan ja hallitun materiaalin liikkeen.

Tärkeässä roolissa mekaanisesti säädeltävät kanavat

”Soluissa oli oma merkkiaine solunsisäiselle kalsiumille, joten pystyimme mikroskoopilla piirtämään pintaan pieniä uria ja samanaikaisesti seuraamaan, miten elävät solut reagoivat näihin ympäristön muutoksiin kalsiumin avulla”, kuvailee tutkija Teemu Ihalainen.

Ihalainen vetää yliopistossa solutason biofysiikan tutkimusryhmää.

”Huomasimme, että muutaman kymmenen nanometrinkin kokoinen materiaalin liike avasi soluissa mekaanisesti säädeltäviä kalsiumkanavia, joiden kautta solut pystyivät muuttamaan kalsiumpitoisuuttaan.”

Tutkimus osoitti myös, että juuri Piezo1-kanavat ovat erittäin tärkeitä nopeiden solun mikroympäristön muutosten aistimisessa

Kalsiumia tarvitaan soluissa monissa prosesseissa, joten pienilläkin kalsiumin määrän muutoksilla voi olla iso vaikutus solun toimintaan.

Uusi menetelmä mahdollistaa myös silmän verkkokalvon tutkimisen

Tamperelaisten menetelmän avulla voi tutkia erityisesti soluväliaineen mekaanista ärsykettä ja samanaikaisesti seurata solujen vasteita.

”Seuraavaksi tutkimme näiden mekaanisesti herkkien ionikanavien säätelyä ja siihen vaikuttavia tekijöitä”, kertoo bioanturitekniikan tenure track -professori Soile Nymark.

Nymark johtaa silmän biofysiikan tutkimusryhmää, joka kehittää uusia siirtogeenisiä solulinjoja. Niiden avulla kalsiumsignalointiin solun eri kohdissa voi paneutua vielä tarkemmin.

Solulinjojen ansiosta tutkimusta voidaan laajentaa myös silmän verkkokalvon läheisyydessä olevaan pigmenttiepiteeliin ja selvittää Piezo1-kanavien roolia verkkokalvon ylläpidossa.

Advanced Science -lehden julkaisema tutkimus on osa tutkija Heidi Peussan väitöstyötä ja kolmivuotista ABioT-projektia, jota on tukenut Emil Aaltosen säätiö. Projekti on saanut rahoitusta myös Suomen Akatemialta.

(Kuva Heidi Peussa) Tutkimuksessa käytettyjen epiteelisolujen mikroskooppikuvassa solun tukiranka (violetti) ja tumat (turkoosi) on leimattu fluoresoiviksi, mikä mahdollistaa solujen rakenteen tutkimisen.