Uutiset

Professori Björn Högberg: En usko ihmisten ymmärtävän, mitä kaikkea dna:lla voi tehdä

Dna-nanoteknologeille dna on älykäs rakennusaine, jota voidaan hyödyntää myös lääketieteen sovellusten kehittämisessä.
Professor Björn Högberg focuses on biological applications of DNA nanotechnology. Photo Matti Ahlgren / Aalto University
Professori Björn Högberg keskittyy työssään dna-nanoteknologian biologisiin sovellutuksiin. Kuva Matti Ahlgren / Aalto-yliopisto

Kun kuulet puhuttavan dna:sta, mikä on ensimmäinen mieleesi juolahtava asia? Suurimmalle osalle ihmisistä dna tarkoittaa geneettistä materiaalia. Dna-nanoteknologeille se on kuitenkin ensisijaisesti älykäs rakennusaine.

Sekoittamalla dna:ta oikealla tavalla tutkijat voivat käyttää sitä uskomattomien molekyylirakenteiden ja -koneiden rakennusaineena, sanoo professori Björn Högberg tukholmalaisesta Karoliinisesta instituutista.

”Se poikkeaa täysin siitä, mitä ihmiset ajattelevat meidän pystyvän tekemään. Voimme luoda nanosuorakulmioita ja -ympyröitä ja -pupuja. En usko ihmisten ymmärtävän sitä”, Högberg sanoo.

Högberg vieraili Aalto-yliopistossa toukokuun lopussa, sillä hän oli yksi Nantech2019-workshopin kutsutuista puhujista. Hänen tutkimusryhmänsä on tehnyt yhteistyötä Aallon tietotekniikan laitoksen professorin Pekka Orposen työryhmän kanssa useissa projekteissa.

Yhdessä niistä tutkijat kehittivät metodin, jonka avulla dna-säikeitä voidaan taitella käytännössä mihin tahansa muotoon. Uuden metodin etu oli, että se on täysin automatisoitu, mikä mahdollistaa myös hyvin monimutkaisten rakenteiden luomisen.

Tutkimuksen tulokset julkaistiin Naturessa vuonna 2015. Osoittaakseen metodin tehokkuuden Högberg ja Orponen kollegoineen loivat nanokokoisen pupun, mikä herätti paljon kansainvälistä mielenkiintoa.

”Pupu itsessään ei tietenkään ole tärkeä. Tärkeää on se, että se osoittaa meidän voivan tehdä mitä tahansa tällä tekniikalla”, Högberg sanoo.

Jotta dna-nanoteknologiaa voidaan hyödyntää käytännön sovellusten kehittämisessä, tutkijoiden täytyy ensin kehittyä keinotekoisten muotojen luomisessa. Tie nanopupun kehittämisestä esimerkiksi syöpäsolujen viestintämekanismeista oppimiseen tai uuden lääkkeen kehittämiseen on pitkä. Oikotietä haluttuun lopputulokseen ei kuitenkaan ole.

”Et vain voi hypätä suoraan tekemään vallankumouksellista lääkettä tekemättä pohjatyötä.”

”Voimme oppia, miten syöpäsolut reagoivat”

Koska Högberg työskentelee lääketieteellisessä yliopistossa, hän keskittyy työssään dna-nanoteknologian biologisiin sovellutuksiin. Hän työskentelee niin sanotun dna-origamimetodin ja molekulaaristen työkalujen parissa.

Hän tutkii muun muassa elimistön solujen reseptorien aktivoitumista ja ryhmittymistä. Dna-origamimenetelmässä yksittäistä, hyvin pitkää ja luonnollista dna-juostetta taitellaan samaan tapaan kuin paperiorigamia käyttäen kahdensadan lyhyen, synteettisen dna-juosteen joukkoa.

Työssään Högberg yrittää muun muassa selvittää, miten ihmiskehon solut reagoivat erilaisiin reseptoriryhmittymiin. Reseptoreiden toimintamekanismi on tunnettu jo kauan, mutta se, miten ne toimivat yhdessä, on vielä epäselvää.

”Siitä on paljon indikaatiota, että reseptorien ryhmittyminen, miten ne järjestäytyvät tilallisesti solukalvolle and miten ne kokoontuvat yhteen, on tärkeää sille, millaisia signaaleja solut saavat.”

Melkein kaiken huipputason tieteen täytyy olla tiettyyn pisteeseen saakka monitieteellistä ollakseen uraauurtavaa.

Björn Högberg

Hyödyntämällä dna-origamimetodia tutkijat voivat tutkia sitä, millä tavalla solut reagoivat reseptorien ryhmittymään. ”Voimme esimerkiksi oppia, miten syöpäsolut reagoivat. Saattaisimme ymmärtää, mikä saa syöpäsolun tappamaan itsensä.”

Tällaiset tutkimushavainnot voivat olla hyödyllisiä esimerkiksi uusien lääkkeiden kehitystyössä. Högberg on sitä mieltä, että dna-nanoteknologian sovellukset ovat erityisen hyödyllisiä lääketieteessä.

Tiede muuttuu aina

Högberg on taustaltaan fyysikko. Tohtoriopintojensa alkuvaiheessa hän tutki suprajohteita mutta vaihtoi myöhemmin aihetta dna-tutkimukseen ja innostui siitä. ”Se oli jotain sellaista, mitä pidin uskomattoman siistinä.”

Vaikka Högberg kiinnostui tutkimuksesta ja akateemisesta urasta jo opintojensa varhaisessa vaiheessa, hän ei oikein usko ihmisiä, jotka sanovat tienneensä lapsesta saakka haluavansa tutkijaksi. ”Uskon, että se, mihin päädyt, on enemmän sattumaa.”

Högbergin mielestä menestyksekäs tutkijanura vaatii kykyä sopeutua sekä nähdä, mikä on kiinnostavaa ja missä alassa on potentiaalia. Kyky kyetä muuttamaan sitä, mihin aiheeseen keskittyy, on tärkeää.

”Et voi tehdä väitöskirjaasi yhdeltä alalta ja pitää siitä kiinni ikuisesti, koska se ei ole relevanttia ikuisesti. Tiede muuttuu aina.”

Dna-nanoteknologia on monitieteinen ala, jolle ihmiset päätyvät erilaisista koulutustaustoista. Högbergin tavoin monet tutkijat ovat alun perin opiskelleet fysiikkaa. Toisilla tausta voi olla esimerkiksi tietotekniikassa, kemiassa tai molekyylibiologiassa. ”Olen sitä mieltä, että melkein kaiken huipputason tieteen täytyy olla tiettyyn pisteeseen saakka monitieteellistä ollakseen uraauurtavaa.”

  • Päivitetty:
  • Julkaistu:
Jaa
URL kopioitu

Lue lisää uutisia

TH15-artikkeli-v1.jpg
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Määrälaskennan automatisointi tekoälyllä vaatii muutoksia nykykäytäntöihin

Määrälaskentaa tehdään rakennushankkeissa useita kertoja vaihtelevin tuloksin. Talotekniikka 2030 -hankkeen TH15-tutkimus selvitti, miten määrälaskennan laatua voitaisiin parantaa ja miten laskelmien tuottaminen voitaisiin automatisoida tekoälyn avulla. Tutkimuksen toteutti Tampereen yliopisto.
Talotekniikan-kiertotalous-v1.jpg
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Talotekniikan kiertotalous: halukkuutta riittää, käytännöt puuttuvat

Taloteknisiin järjestelmiin sitoutuu merkittävä osa rakennusten materiaalipäästöistä. Silti alan kiertotalous rajoittuu yhä pääosin materiaalien kierrätykseen, vaikka monet tuotteet soveltuisivat uudelleenkäyttöön. Tampereen yliopiston tutkimus Talotekniikka 2030 -konsortiolle selvitti, miten kiertotalous saataisiin laajennettua alan käytäntöihin.
Kolme tutkijaa tarkastelee johdotettua aivomallia laboratoriossa, taustalla aivokuva näytöllä.
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Terveys x teknologia: Magneettistimulaatio aktivoi hermosoluja ja puree masennukseen

Aivojen magneettistimulaatio on auttanut masennuspotilaita jo vuosia, mutta hoitoa saa edelleen vain harva. Tutkijat kehittävät siitä helpompaa, nopeampaa ja yksilöllisempää. Tavoitteena on automatisoida hoitoa ja parantaa sen tehoa.
Two smiling women hanging a framed poster on the wall. The poster is an info poster of the Toolkits for Co-Creation.
Cooperation Julkaistu:

Toolkits for Co-creation: Practical tools for collaborative development

Aalto Design Factory’s five co-creation toolkits help students, educators and professionals understand needs, frame challenges, generate ideas, plan experiments and test solutions.