Bakteerit muokattiin makeutusaineen tuotantoon

Jo pitkään on bakteereilla teetetty monia ihmiselle hyödyllisiä aineita, kuten insuliinia. Useiden kiinnostavien proteiinien tuotanto bakteerien avulla ei kuitenkaan ole tähän mennessä onnistunut, sillä proteiinien rikkisilloiksi kutsutut rakenteet tuottavat bakteereille ongelmia. Oulun yliopistossa on kehitetty CyDisCoTM-menetelmä, jonka avulla bakteereja muokataan niin, että rikkisillatkin onnistuvat. Muokatut mikrobit pystyvät tuottamaan vaikka makeaa brazzeiini-proteiinia, josta povataan uutta, luonnollista makeutusainetta.

Bakteeri on hyvä tuotantolaitos: se on halpa ja jakautuu kovalla vauhdilla. Bakteereja käytetään yleisesti esimerkiksi erilaisten entsyymien valmistamisessa. Lääketeollisuudessa ollaan siirtymässä kovaa vauhtia synteettisistä lääkkeistä biologisten lääkeproteiinien tuotantoon. Ongelmana on kuitenkin se, että bakteerit ovat huonoja tuottamaan monimutkaisia, rikkisiltoja sisältäviä proteiineja.

Tutkijaryhmällä Lloyd Ruddock, Anna Gaciarz, Yuko Uchida ja Mirva Saaranen on syytä juhlaan. Oikealla Oulun yliopiston innovaatioasiamies Maarit Jokela, joka on auttanut tutkijoita mm. keksinnön jatkokehittämisessä (kuva: Juha Sarkkinen).

Rikkisillat ovat monissa proteiineissa esiintyviä kemiallisia rakenteita, jotka syntyvät kysteiini-aminohappojen välille. Ne ovat välttämättömiä, jotta proteiinit ovat toimintakykyisiä.

Professori Lloyd Ruddock Biokemian ja molekyylilääketieteen tiedekunnasta on tutkinut jo parisenkymmentä vuotta sitä, miten proteiinit laskostuvat solussa.

”Proteiini ei ole toimintakykyinen suorana nauhana, vaan se menee sykkyrälle solun sisällä. Monet proteiinit tarvitsevat rikkisiltoja laskostuakseen. Kolmiulotteisesti laskostuneet proteiinit toimittavat DNA:n niille osoittamaa virkaa, eli toimivat vaikka entsyymeinä tai hormoneina”, professori Ruddock kertoo.

Ruddock on ryhmänsä kanssa kehittänyt menetelmän, jossa E.coli -bakteerisoluihin tuodaan tekijöitä nisäkässoluista. Muokatut bakteerit pystyvät tuottamaan toimintakykyisiä, rikkisiltoja sisältäviä proteiineja.

”Menetelmä on nimeltään CyDisCoTM. Keksintö on patentoitu ja menetelmä lisensoitu monelle yritykselle, jotka tekevät menetelmällä omia proteiinejaan: lääkeproteiineja sekä elintarvikkeissa ja pesuaineissa tarvittavia entsyymejä.”

Uusi luonnollinen makeutusaine markkinoille?

CyDisCoTM-tekniikkaa on testattu jo noin 300 eri proteiinilla. Osa proteiineista on tutkimusmielessä mielenkiintoisia, osa kaupallisesti kiinnostavia.

”Etsin kirjallisuudesta proteiineja, joita ei ole aiemmin voitu tuottaa kaupallisesti kannattavalla tavalla. Törmäsin brazzeiiniin, ja lähdimme kokeilemaan sen tuottamista CyDisCoTM-menetelmällä muokatuissa bakteerisoluissa”, professori Ruddock sanoo.

Brazzeiini eristettiin ensi kertaa vuonna 1994 afrikkalaisesta Pentadiplandra brazzeana kasvin hedelmästä. Brazzeiini on kaloriton, sokeria jopa 2000 kertaa makeampi proteiini, joka herätti heti suurta kiinnostusta makeutusainemarkkinoilla.

”Brazzeiinia kokeiltiin valmistaa hedelmistä uuttamalla, mutta se osoittautui niin kalliiksi, ettei makeutusaineen kaupallinen tuottaminen kannattanut”, Ruddock kertoo.

Makeaa proteiinia saatiin kuitenkin eristettyä riittävästi makutesteihin. Brazzeiinin makuprofiili on hyvin sokerin kaltainen, eikä siinä ole kitkerää sivu- ja jälkimakua. Brazzeiini myös kestää hyvin kuumennusta, toisin kuin yleisesti käytettävät keinotekoiset makeutusaineet.

”Jo 1990-luvulla kokeiltiin brazzeiinin tuotantoa bakteereissa ja hiivoissa. Se ei kuitenkaan onnistunut taloudellisesti kannattavasti, sillä brazzeiinissa on kysteiini-aminohappoja, joiden välille syntyy rikkisilta proteiinin laskostuessa solun sisällä.”

Nyt brazzeiinia kokeillaan tuottaa CyDisCoTM-menetelmällä muokatuilla bakteereilla. Sen kaupallistamispotentiaalia selvitetään parhaillaan Business Finlandin rahoittamassa TUTLI (Tutkimuksesta uutta liiketoimintaa) -projektissa. Jos tuottaminen onnistuu kaupallisesti kannattavasti, niin markkinat uudelle makeutusaineelle ovat auki. Luonnollinen, hyvänmakuinen, leivontaan ja kuumiin juomiin soveltuva brazzeiini kiinnostaa varmasti elintarviketeollisuutta, kuten myös ylipainon kanssa kipuilevia kuluttajia.

Keinotekoisia makeutusaineita, kuten aspartaamia, sakariinia ja asesulfaami K:ta on käytetty vuosikymmeniä, ja niitä on helppo ja halpa tuottaa. Maku ei kuitenkaan miellytä kaikkia, ja makeutusaineiden haittapuolista tulee jatkuvasti uutta tietoa – viimeisimpänä se, että keinomakeutusaineet tuhoavat hyödyllisiä suolistobakteereja.

Steviasta povattiin vuosikymmen sitten vallankumousta makeutusainemarkkinoilla. Steviaa saadaan uuttamalla steviakasvista, joten se on luonnollinen makeutusaine. Sen lakritsinen sivumaku ei kuitenkaan miellytä kaikkia.

”Jos brazzeiini saadaan markkinoille, niin se kiinnostaa varmasti kuluttajia”, Lloyd Ruddock povaa.

”Kaupallistamisprojektissa tutkimme, millaisissa olosuhteissa brazzeiinia kannattaa tuottaa ja miten se puhdistetaan bakteerin omista proteiineista täysin turvallisilla aineilla. Kaikki vaiheet dokumentoidaan säädösten vaatimalla tavalla, niin että tuote olisi mahdollisimman valmis kaupallistettavaksi projektin päättyessä. Käymme neuvotteluja elintarvikeyritysten kanssa ja projektin lopulla saamme brazzeiinia niille testikäyttöön.”

Keksintöjen kaupallistamiseen saa apua

Innovaatioasiamies Maarit Jokela Oulun yliopiston innovaatiopalveluista luotsaa luonnon- ja lääketieteen tutkijoita keksintöjen ja patenttien kanssa.

”Minun luokseni voi tulla juttelemaan heti, kun keksintö itää mielessä”, Jokela sanoo. ”Yhdessä selvitetään, missä keksintöä voidaan hyödyntää, voidaanko se patentoida ja miten se kaupallistetaan. Lisäksi on mietittävä, miten keksinnön jatkokehittäminen ja -testaaminen rahoitetaan.”

Patentointiprosessi on usein pitkä, esimerkiksi CyDisCo-keksinnön patentoiminen aloitettiin vuonna 2008, ja ensimmäinen patentti saatiin vuonna 2016. ”Se ei kuitenkaan tarkoita sitä, että keksintöä pitäisi pitää koko tämän ajan salassa. Keksinnön voi julkaista heti, kun patenttihakemus on jätetty patenttiviranomaiselle”, Jokela huomauttaa.

Kansainvälisiin patenttitietokantoihin patenttihakemukset tulevat 18 kuukauden viiveellä. ”Sen jälkeen ne ovat kaikkien saatavilla, joten niissä olevaa tietoa voi hyödyntää vapaasti. Saman patentissa kuvatun ongelman voi ratkaista vielä paremmalla tavalla, eli tehdä uuden patentoitavan keksinnön.”

Yliopisto on vuodesta 2015 saakka myöntänyt keksintöjen ensimmäiseen testaamiseen Proof of concept (PoC) -rahoitusta, jota voi saada noin 20 000 euroa.

”Professori Ruddockin ryhmä pystyi PoC-rahoitukella osoittamaan, että CyDisCoTM-menetelmällä saadaan tuotettua brazzeiinia. Sen jälkeen haimme Business Finlandin TUTLI-rahoitusta, jota voi saada 1-1,5 vuodeksi kaupallistamisen valmistelutyöhön”, Jokela kertoo.

”TUTLI-projekteissa selvitetään, kuka keksintöä voi hyödyntää, haastatellaan mahdollisten asiakkaiden tarpeita ja toiveita sekä mietitään liiketoimintamallia. Kaupallistuminen voi tapahtua joko uuden startup-yrityksen kautta tai lisensoimalla menetelmä jo toimiville yrityksille.”

Innovaatioasiamies Maarit Jokela auttaa tutkijoita keksintöihin ja patentteihin liittyvissä kysymyksissä. Lloyd Ruddockin tutkimusryhmän keksintö sai patentin vuonna 2016. Nyt tutkitaan menetelmän kaupallistamista (kuva: Juha Sarkkinen).

Oulun yliopisto on vuodesta 2012 lähtien saanut Business Finlandin TUTLI-rahoitusta 34 projektiin. Niistä on syntynyt kymmenen startup-yritystä.

Teksti: Satu Räsänen

Viimeksi päivitetty: 3.12.2018