Kati Juuti-Uusitalon laboratoriossa kasvatetaan tyypin 1 diabeteksen suolimallia

Tampereen yliopiston lääketieteen ja terveyden tutkimuksen keskittymä Kaupin kampuksella on täynnä elämää. Opiskelijoiden iloinen puheensorina täyttää Arvo-rakennuksen pääaulan, ja sen uumenissa puurtaa lukuisia tutkimusryhmiä. Kati Juuti-Uusitalo johtaa yhtä niistä.

– Teemme tiivistä ryhmätyötä tiimissä, jossa on mukana niin laborantteja, tutkimushoitajia, graduaan tekeviä opiskelijoita kuin uransa eri vaiheissa olevia tutkijoita. Kansainvälisen ryhmämme osaaminen versoaa huipputyyppien omistautumisesta tutkimukselle, myös opetustyötä yliopistonlehtorina tekevä Juuti-Uusitalo kertoo.

Tutkimusryhmästään lämpimästi puhuva Juuti-Uusitalo kuvaa itseään leikkisästi epiteeli-ihmiseksi. Epiteeli on ihon ja limakalvojen pinnalla oleva päällyste, joka suojaa kudoksia. Toisissaan kiinni olevat epiteelisolut valvovat aineiden kulkua epiteelin läpi.

– Jos suoliston epiteelin tiiviys heikkenee, voi suoli alkaa vuotaa, jolloin esimerkiksi virukset tai ravinnon gluteeni saattavat päästä epiteelin läpi ja laukaista tulehdusreaktion, Juuti-Uusitalo selittää yhtä ryhmänsä tutkimusteemoista.

Ryhmän tutkimuskysymykset kohdistuvat myös keliakiaan, ja heidän oletuksensa on, että tyypin 1 diabetesta sairastavilla ja keliaakikoilla on samanlainen suolen epiteelin erilaistumishäiriö.

Tutkimuskohteena ohutsuolen epiteelisolut

Aiemmin tehdyissä tutkimuksissa suoliston epiteelin läpäisevyyden on osoitettu suurentuneen jo ennen tyypin 1 diabeteksen puhkeamista. Tämän on arveltu vauhdittavan autoimmuunireaktion käynnistymistä, mutta suora yhteys tyypin 1 diabeteksen puhkeamiseen on osoittamatta.

Suoliston läpäisevyyttä voidaan tutkia koepalojen avulla, niiden ottaminen vaatii kuitenkin tutkimuspotilaalle epämiellyttävää tähystystutkimusta. Juuti-Uusitalon ryhmä on valinnut toisen tien: se kehittää lähes kaikkikykyisiin kantasoluihin perustuvaa tyypin 1 diabeteksen kaksiulotteista suolimallia.

Ryhmän tarvitsemat kantasolut on saatu tutkimuspotilaiden verestä ja ihopaloista aiemmin tehdyssä tutkimuksessa tuotetuista solulinjoista. Mukana on niin diabetesta sairastavilta, keliaakikoilta kuin terveiltä verrokeiltakin saatuja soluja.

– Kaikkikykyiset solut voivat erilaistua elimistön jokaiseksi solutyypiksi, paitsi uudeksi ihmisalkioksi. Me erilaistamme ne ohutsuolen epiteelisolujen kaltaisiksi soluiksi, Juuti-Uusitalo selvittää.

Ainutlaatuisen kaksiulotteisen solumallinsa avulla Juuti-Uusitalon ryhmä voi tutkia suolen epiteeliä suolen limakalvon puolelta. Tutkijat ruokkivat epiteelisoluja, ja tarkkailevat sitä, miten soluille tarjottu ravinto tai esimerkiksi niiden altistaminen viruksille ja bakteereille vaikuttaa epiteelin läpäisevyyteen.

– Mallimme ansiosta meidän on mahdollista tutkia tyypin 1 diabeteksen puhkeamista edeltäviä tapahtumia, kuten enterovirusinfektion, ruuan gluteenin ja mikrobiotan vaikutuksia suoliepiteelissä. Toivomme näin saavamme lisävalaistusta taudin syntyprosessiin.

Kasvatustyö on vaativaa

Diabetestutkimussäätiön 27 00 euron apurahan vuonna 2022 saaneen ryhmän tutkimusmatka suolimallin parissa alkoi pari vuotta sitten, ja Juuti-Uusitalon äänessä on ylpeyttä, kun hän kertoo ryhmänsä jo saavuttamista edistysaskeleista.

– Kasvattamamme suoliepiteeli on mielestämme ulkonäöllisesti kauniimpaa ja kypsempää kuin kaksiulotteisen suoliepiteelierilaistuksen kehittäneiden japanilaisten ryhmien suoliepiteelit, arvelee Juuti-Uusitalo.

Kaikkikykyisten solujen kasvattaminen laadukkaiksi suoliston epiteelisoluiksi ja huolenpito solumalliin asti päätyvistä soluista on Juuti-Uusitalon mukaan kaikkea muuta kuin helppoa, moni asia voi mennä pieleen.

– Iso osa soluista menetetään jo silloin, kun ne herätellään varovasti pakastimesta. Osa niistä lähtee erilaistumaan väärään suuntaan, kypsyttäminen kestää 28 päivää, ja esimerkiksi solujen ruokkiminen pipetoimalla on äärimmäisen tarkkaa työtä, Juuti-Uusitalo kertoo.

Suoliston läpäisevyys fokuksessa

Juuti-Uusitalon tutkimusryhmä on kansainvälisestikin ensimmäinen, joka yhdistää tutkimuskysymyksissään diabeteksen, keliakian, suoliston ja virukset.

Jos ryhmän asettamat tutkimustavoitteet täyttyvät, tarjoaa heidän työnsä lisävalaistusta siihen, eroaako diabetesta sairastavien ja terveiden verrokkien suoliston läpäisevyys ja kuinka. Tutkimus voi myös osoittaa, miten läpäisevyys vaikuttaa tyypin 1 diabeteksen puhkeamisprosessiin.

Ryhmä tekee yhteistyötä tyypin 1 diabetesta tutkivan professori Heikki Hyödyn, keliakiatutkimusta tekevän professori Kalle Kurpan ja veren tulehdussoluja tutkivan professori Katri Lindforsin tutkimusryhmien kanssa. Diabetesta sairastavien ruokapäiväkirjoja ryhmä saa käyttöönsä professori Suvi Virtasen tutkimuksista.

Suolimallista toivottuja tuloksia on tarkoitus verrata esimerkiksi diabeetikoiden ja keliaakikoiden suolibiobsioista sekä ruokapäiväkirjoista saatuun tietoon.

– Tavoitteenamme on löytää ratkaisuja siihen, miten tyypin 1 diabeteksen puhkeamista voidaan ainakin viivyttää. Yksi avain siihen voi löytyä ruokavaliosta, Juuti-Uusitalo odottaa.

Juuti-Uusitalon oman, Tampereen yliopistossa vuonna 2008 tarkastetun väitöstutkimuksen aihe oli keliakia. Molekyylibiologiaa Jyväskylän yliopistossa opiskellut Juuti-Uusitalo on tutkinut myös diabeettista verkkokalvosairautta: vuonna 2017 hän sai Diabetestutkimussäätiön 25 000 euron apurahan tutkimukseen, jonka otsikko oli ”Diabeettinen verkkokalvosairaus soluviljelymaljalla, ja vuonna 2014 saman summan tutkimukseen, jonka otsikko oli ”In vitro -solumalli diabeettiseen retinopatiaan.”