”Tutkijan työssä kiehtoo mahdollisuus olla muuttamassa maailmaa.”
Teollisuus hyödyntää jo nyt harvinaisia sokereita esimerkiksi vähäkalorisina makeuttajina sekä syöpä- ja viruslääkkeiden lähtöaineina. Tutkimustyön ja käytön lisäämistä on kuitenkin jarruttanut korkea hinta: harvinaisia sokereita ei voida eristää suoraan luonnosta merkittäviä määriä, ja niiden valmistus on siksi ollut kallista.
Sokerien tuotantoa voidaan tehostaa geeniteknologian keinoin. TkL Anne Usvalampi selvitti tuoreessa väitöstyössään kolmen harvinaisen sokerin – ksylitolin, l-ksyluloosin ja l-ksyloosin – tuottamista mikrobiologisesti, geenimuunneltujen bakteerien avulla.
”Me lisäsimme bakteereihin tiettyjä geenejä, jolloin saimme ne tuottamaan haluttuja entsyymejä ja niiden avulla sitten toivottuja harvinaisia sokereita. Tulokset olivat lupaavia. Ksylitolin tuotto oli huomattavasti tehokkaampaa kuin se, mihin bakteereilla on aikaisemmin päästy, ja l-ksyloosia pystyttiin ensimmäisen kerran valmistamaan ilman, että reaktiossa syntyi merkittäviä määriä sivutuotteita. Kemialliseen valmistustapaan verrattuna bakteerit osoittautuivat ylivoimaisiksi l-ksyluloosin ja l-ksyloosin kohdalla”, Anne Usvalampi kertoo.
Geenitekniikka on ottanut viimeisen vuosikymmenen aikana isoja harppauksia, mutta yksinkertaista se ei ole vieläkään.
”Paperilla prosessi näyttää hyvältä: eristetään DNA ja monistetaan siitä haluttu geeni, joka liitetään plasmidi-nimiseen vektorikuljettajaan, joka vie DNA:n bakteerin sisään. Kuulostaa suoraviivaiselta, mutta aina kaikki ei mene niin kuin kuvittelee”, tohtorikoulutettava myöntää.
Bioprosessitekniikan professori Heikki Ojamo pohtii Anne Usvalammen kanssa bioreaktorin säätöjä.
Sokeria haavoihin
Lähtöaineena Usvalampi ryhmineen käytti d-ksyloosia, joka on lehtipuista saatavan hemiselluloosan osa. Siitä valmistettiin ksylitolia Lactococcus lactis -bakteerilla, johon oli lisätty Pichia stipitis -hiivan ksyloosireduktaasi-geeni. Seuraavaksi ksylitolista tuotettiin l-ksyluloosia Escherichia coli-bakteerilla, johon oli lisätty Pantoea ananatis -bakteerin ksylitoli-4-dehydrogenaasigeeni. Lopuksi l-ksyluloosista valmistettiin l-ksyloosia E. coli -bakteerilla, jossa bakteerin oma l-fukoosi-isomeraasi-geeni oli yliekspressoitu.
Kaikille suomalaisille tuttua ksylitolia ei siis saadakaan suoraan koivusta?
”Ei”, Anne Usvalampi toteaa hymyillen.
”Suomessa hellitty ajatus ksylitolista koivusokerina on väärä. Koivusta voidaan saada lähtöainetta d-ksyloosia, kuten muistakin lehtipuista ja esimerkiksi maissintähkistä.”
Ksylitoli tunnetaan kariesta ehkäisevästä vaikutuksestaan, mutta uusien tutkimusten valossa siitä on hyötyä myös lasten korvatulehdusten ehkäisyssä. Anne Usvalampi uskoo, että harvinaisille sokereille löytyy paljon uusia käyttökohteita etenkin lääketeollisuudessa, kunhan niiden hinnat laskevat uusien, tehokkaampientuotantomenetelmien ansiosta. Jo nyt on saatu esimerkiksi näyttöä siitä, että harvinaisiin sokereihin kuuluvaa mannoosia voidaan hyödyntää erilaisten tulehdusten ja haavojen hoidossa.
DNS:ää eli 3,5-dinitrosalisyylihappoa käytetään pelkistävien sokerien määrän määrityksessä.
Lisätietoja tohtorikoulutettava TkL Anne Usvalampi, anne.usvalampi@aalto.fi
Kuvat Adolfo Vera