Vierasproteiinituotannon parantaminen ravisteluviljelmissä. Tarkastelussa ilmastus ja entsymaattisesti kontrolloitu glukoosisyöttö

Väitöstyössä on tutkittu mahdollisuuksia tehostaa proteiinien tuotantoa pienen mittakaavan bakteeriviljelmissä. Geenitekniikkaa hyödyntäviä bakteeriviljelmiä käytetään yleisesti valmistamaan eri eliölajien, mukaan lukien ihmisen, proteiineja biokemiallisen perustutkimuksen sekä lääkekehityksen tarpeisiin.
Proteiinituotannon haasteita ovat tyypillisesti viljelmän heikko kasvu sekä laadultaan kelpoisen tuoteproteiinin matala saantotaso. Väitöstyössä näihin ongelmiin on etsitty ratkaisua käyttämällä uutta elatuslientä, jossa bakteerien ravintonaan hyödyntämä glukoosi vapautuu saataville hitaasti ja vähitellen. Tätä uutta menetelmää on vertailtu kasvatuskokeissa perinteisiin elatusliemiin viljelmän tuottavuuden suhteen. Lisäksi on tutkittu ilmastustehokkuuden vaikutusta proteiinituottoon eri elatusliemissä. Ilmastuksen tasoa vaihdeltiin esimerkiksi muuttamalla sekoitusnopeutta tai viljelmäastian muotoa.
Tutkimuksessa on osoitettu että käyttämällä glukoosin hitaaseen vapautumiseen perustuvaa elatuslientä pystytään parantamaan viljelmien solutiheyttä sekä tuoteproteiinien määrää ja laatua. Tietyissä tapauksissa uusi elatusliemi auttaa lisäksi vähentämään tuottoprosessin herkkyyttä ilmastustehokkuuden vaihteluille.
Tutkimuksessa on selvinnyt myös että optimaalinen ilmastustehokkuus voi vaihdella huomattavasti eri tuoteproteiinien välillä. Erityisen kiinnostava havainto on, että tietyissä tapauksissa ilmastustasoa tai elatusliemen koostumusta muuttamalla voidaan merkittävästi vaikuttaa siihen jääkö tuoteproteiini bakteerisolun sisään vai vapautuuko se ulos solusta. Proteiinin vapautuminen solun ulkopuolelle on tärkeä tekijä ajatellen tuotteen puhdistamisen helppoutta.
Väitöstyön tulokset auttavat kehittämään entistä tehokkaampia ja luotettavampia viljelmiä erityisesti sovelluksiin joissa tarvitaan kymmeniä tai jopa satoja samanaikaisia viljelmiä erilaisille proteiineille. Tällaisissa sovelluksissa tilavuusyksikköä kohti parantunut tuotto ja sen myötä pienempi viljelmätilavuus ovat keskeisiä tekijöitä sekä kustannus- että ajallisen tehokkuuden kannalta. Näin ollen väitöstyössä kehitettyjä menetelmiä soveltamalla voidaan edesauttaa tehokasta ja tuottavaa bioalan perustutkimusta sekä tuotekehitystä.