VTT:n tutkijat rakentavat rihmasienistä vuosi vuodelta tehokkaampia solutehtaita yritysten käyttöön. Rihmasienet voivat tuottaa muun muassa lääkkeiksi sekä ravinnoksi sopivia eläinproteiineja täysin ilman eläimiä tai eläinsoluja. Lähtötiedoksi riittää halutun proteiinin aminohapposekvenssi.
VTT:n tutkijat ovat tuottaneet muun muassa kananmunan valkuaisproteiinia ilman kanaa ja maidon heraproteiinia ilman lehmää sekä aivan uudenlaisia biomateriaaleja. Tuottoisäntänä eli solutehtaana on toiminut homesieniin kuuluva rihmasieni Trichoderma reesei.
”Olemme entistä valmiimpia tuottamaan T. reesei -sienellä myös terapeuttisia vasta-aineita ja muita biologisia lääkeaineita, koska ostimme takaisin keksintöämme koskevia patentteja. Nyt käytössämme on menetelmiä, joiden avulla voimme tehostaa lääkeaineiden tuotantoa merkittävästi”, sanoo bioteknisten ratkaisujen myynnistä vastaava Jari Rautio VTT:ltä.
Meillä voidaan valmistaa suurimmillaan 1 200 litran eriä
Terapeuttiset vasta-aineet ovat uudistaneet viime vuosina muun muassa syövän hoitoa. Niiden tuotanto on kuitenkin melko hidasta ja kallista, koska tuottoisäntinä käytetään tavallisesti eläinsoluja eikä T. reesein kaltaisia sienisoluja.
Yhden entsyymin tuottajasta monipuoliseksi proteiinitehtaaksi
T. reesei -sieni tuli VTT:lle jo yli 40 vuotta sitten. Silloin kiinnostavaa oli sienen kyky tuottaa sellulaasientsyymejä, siis proteiineja, jotka pilkkovat puiden selluloosaa sokereiksi, sienen ravinnoksi.
”1970-luvun öljykriisissä haluttiin löytää keinoja tuottaa selluloosasta sokereita, joita voitaisiin käyttää etanolin ja muiden biopolttoaineiden valmistamiseen”, kertoo johtava erikoistutkija Markku Saloheimo VTT:ltä. Biopolttoainesovellukset saivat odottaa vielä muutaman vuosikymmenen, mutta sellulaasi- ja hemisellulaasientsyymeillä alettiin muun muassa valkaista selluloosaa, käsitellä kankaita ja kuluttaa farkkuja.
Pian T. reesei -sieni tuotti myös muita teollisuusentsyymejä, joita käytettiin ja käytetään yhä esimerkiksi juuston juoksuttamiseen sekä pesuaineiden tehon lisäämiseen. Tämä tuli mahdolliseksi geenitekniikan myötä, johon VTT tarttui jo 1980-luvulla. Sellulaasi-entsyymin geneettinen resepti korvattiin sienessä muiden entsyymien resepteillä. Geenitekniikan avulla tuottotasoja pystyttiin myös tehostamaan moninkertaiseksi.
Viime vuosina entsyymikehitystyön lisäksi on painotettu proteiinien tuotantoa uusille teollisuusaloille. T. reesei -sienessä tuotettuja eläinproteiineja on jo hyväksytty ravintokäyttöön kansainvälisillä kuluttajamarkkinoilla.
”T. reesei -sienellä voidaan tuottaa myös proteiineja, joita ei edes esiinny luonnossa. Tällaisia ovat esimerkiksi monet lääkeproteiinit ja uusissa biomateriaaleissa käytettävät rakenneproteiinit”, sanoo erikoistutkija Nina Aro VTT:ltä.
Kustannustehokas tuotantoprosessi asiakkaalle
Kun VTT:n tutkijat muokkaavat T. reesei -sienestä uusia kantoja, tavoitteena on kehittää tietylle proteiinille kustannustehokas tuottoisäntä ja koko tuotantoprosessi. Monesti proteiinin määrittelee asiakas, muttei aina. Esimerkiksi munanvalkuaisen proteiinia tuottava sienikanta syntyi VTT:n tutkijoiden aloitteesta ja se jatkaa nyt kohti markkinoita VTT:n spin-off-yrityksessä, Onego Biossa.
T. reesei -sieneen liittyvä työ on osa VTT:n bioteknistä tutkimusta ja kehitystä, jota tekee yli satapäinen joukko. Tuottoisäntinä käytetään T. reesein ohella lukuisia muita mikrobeja, mutta T. reesein paikka on säilynyt alan kärjessä.
”Muihin mikrobeihin verrattuna T. reesei on hyvin muokattavissa, ja se pystyy käyttämään poikkeuksellisen suuren osan ravinteista proteiinien tuotantoon, ja kasvaa edullisilla raaka-aineilla”, Saloheimo perustelee.
Raution mukaan koko alan kehitys on hyvässä vauhdissa, vaikka pula pilotointikapasiteetista painaakin hieman jarrua Euroopassa. Yritysten on tuotettava sienikantojaan ja tuotteitaan viranomaisille hyväksytettäviksi ja markkinoille testattaviksi ennen tehdasinvestointeja.
”Pilotointiin osallistuu myös VTT. Meillä voidaan valmistaa suurimmillaan 1 200 litran eriä”, Rautio kertoo.
