Kitiiniä kestävästi mikrobien avulla

Blogi - Julkaistu 12.12.2023

Muovijätteestä johtuvat ympäristöongelmat lisääntyvät vauhdilla ja aiheuttavat vakavia haittoja meriekosysteemille ja luonnolle ympäri maailmaa.  Myös tutkijat ovat heränneet tähän mittavaan haasteeseen ja yrittävät ratkaista sitä yli tieteenalojen ja maantieteellisten rajojen.

An Nguyen, tohtoriopiskelija Aalto-yliopiston Centre for Young Synbio Scientists -tutkimusyhteisössä tutkii uusia kustannustehokkaita tapoja tuottaa biomateriaaleja synteettisen biologian avulla.

An on kotoisin Vietnamista, joka on yksi maailman eniten muovisaasteesta kärsivistä maista. ”Ymmärrän todella muovijätteen vahingolliset vaikutukset ympäristöön ja myös jokapäiväiseen elämäämme”, sanoo An.

Anin tutkimuksen tavoite on tuottaa kitiiniä ja sen johdannaista kitosaania mikrobien avulla ja siten alentaa biomateriaalien tuotantokustannuksia. Vaikka kitiini on monille tuttu ainesosa, jota käytetään muun muassa ginissä ja malaria-lääkkeessä, sen ominaisuuksilla on kysyntää myös muissa sovelluksissa.

Kitiini on monipuolinen selluloosan kaltainen polymeeri, jota löytyy kaikkialta luonnosta ja etenkin äyriäisten kuorista ja sienten soluseinämistä. Se on lupaava vaihtoehto moniin käyttökohteisiin korvaamaan fossiilisia raaka-aineita niin jäteveden käsittelyssä, kuin lääketieteessäkin. Nykyinen pääasiallinen kitiinin lähde, kalastusteollisuuden äyriäisjäte, ei ole kestävä ratkaisu pitkällä aikavälillä. Esimerkiksi rapujen ja ostereiden viljely aiheuttaa vahinkoa luonnon meriekosysteemeille.

Kitiinin tuotanto bioteknologian avulla voisi olla yksi ratkaisu tähän kestävyys- haasteeseen. An käyttää mikrobeja, tarkemmin sanottuna sieniä, tuottamaan kitiiniä bioreaktoreissa yhdessä muiden arvokkaiden tuotteiden, kuten proteiinien tai rasvojen kanssa. Yleensä kun mikrobeja kasvatetaan, haluttu lopputuote joko uutetaan solujen väliaineesta tai solujen sisältä ja jäljelle jäävä biomassa heitetään pois. Mutta tässä tapauksessa koko biomassa voidaan hyödyntää.

“Kitiini ja kitosaani ovat osa näiden sienten soluseinää, joten voimme itse asiassa käyttää hyödyksemme myös jätteeksi jäävää biomassaa”, selittää An.

An lisää kitiinin luonnollista tuotantoa aiheuttamalla sienelle stressiä. ”Tutkimuksessani uusi lähestymistapa,  ainakin biotekniikan näkökulmasta, on se, että käytän hyväkseni hiivan omaa puolustusmekanismia, joka aktivoituu, kun hiivaan kohdistuu stressiä. Mekanismi lisää soluseinän tuotantoa hiivassa. Mekanismia voi verrata siihen, kun sään kylmetessä käytät paksumpaa takkia. Sama pätee hiivaan. Se rakentaa  paksumman soluseinän”, An selittää.

Näiden aineenvaihduntareittien toiminnan ymmärtäminen ja kehittäminen hyödyttää koko biotekniikan alaa. ”Kun aloitin biologian opiskelun, olin kiinnostunut mikro-organismeista. Olin lumoutunut siitä monimutkaisuudesta, joka piilee niin pienessä asiassa. Kaikki reitit, kaikki mekanismit, jotka toimivat sulassa sovussa yhdessä. Ja ajatus siitä, että voimme käyttää näitä monimutkaisia asioita minitehtaina tuottaaksemme käytännössä mitä tahansa, avaa niin monta mahdollisuutta luovuudelle”, An toteaa.