Suurten bakteeripopulaatioiden perimän, transkriptomin ja taudinaiheuttamistekijöiden laaja-alainen tutkiminen laskennallisia simulaatiomenetelmiä hyödyntämällä avaa ovia uusille rokotteille.
A-ryhmän streptokokki aiheuttaa maailmanlaajuisesti vuosittain n. 700 miljoonaa sairastumista, arvioi Maailman terveysjärjestö (WHO). Suurin osa taudeista on nielutulehduksia eli angiinaa. Vakavimmissa tapauksissa A-ryhmän streptokokki aiheuttaa verenmyrkytyksiä tai ihonalaisen kudoksen laajaa tulehdusta (nekrotisoiva faskiitti eli ns. lihansyöjäbakteeri), jossa kuolleisuus on suuri. Bakteeri aiheuttaa myös epidemioita. A-ryhmän streptokokkitauteja vastaan ei ole olemassa rokotetta.
Kansainvälisessä yhteistyötutkimuksessa selvitettiin vuosikymmenten ajalta eristetyn noin 2100 A-ryhmän streptokokin koko perimä. Laajasta materiaalista valittiin lähes 500 bakteerikantaa, joiden toimintaa tutkittiin tarkemmin kokeellisissa malleissa ja analysoimalla bakteerien ilmentämiä geenejä. Kolmivaiheinen prosessi antoi tarkkaa tietoa bakteerin toiminnasta ja taudinaiheuttamiskykyyn vaikuttavien proteiinien ilmentymisestä.
Helsingin yliopistossa ja Suomen tekoälykeskuksessa toimiva professori Jukka Coranderin tutkimusryhmä oli keskeisessä vastuussa tutkimuksen laskennallisesta osuudesta, jossa perimän louhinta-algoritmit ja tekoäly tunnistivat toisiinsa liittyviä monimutkaisia tapahtumia.
Tutkimus luo pohjaa rokotteiden ja diagnostiikan kehittämiselle
Tutkimusmateriaaliin valikoiduista bakteerikannoista lähes kolmannes on Suomesta. Suomen tutkimusmateriaali on kerätty valtakunnallisen tartuntatautirekisterin väestöpohjaisesta tartuntatautien seuranta-aineistosta, joka pohjaa laajaan kansalliseen yhteistyöhön kliinisten mikrobiologian laboratorioiden kanssa.
– Tutkimuksemme osoitti, että tietyt, jopa yhden nukleiinihapon, geneettiset muutokset bakteerin perimässä voivat vaikuttaa bakteerien taudinaiheuttamiskykyyn, mikä puolestaan johtaa vaikeampaan tautiin. Löydökset luovat pohjaa uudenlaiselle rokotteiden ja diagnostiikan kehittämistyölle, jonka avulla esimerkiksi vaikeampia taudinkuvia aiheuttavien bakteeritautien torjuntaa ja hoitoa voidaan tehostaa, tutkimuksesta Turun yliopistossa vastannut bakteriologian professori Jaana Vuopio kertoo.
A-ryhmän streptokokki on erinomainen kohde taudinaiheuttamisen ja epidemioiden syiden tutkimiseen ja selvittämiseen. Nyt kehitetyn kaltaista mallia on jatkossa mahdollista hyödyntää myös muiden bakteerien tutkimiseen.
Laajassa kansainvälisessä tutkimuksessa olivat mukana Yhdysvallat (Houston Methodist Research Institute ja National Institutes of Health), Suomi (Turun ja Helsingin yliopistot, THL), Norja (Oslon yliopisto ja Norwegian Institute of Public Health), Islanti (Landspitali University Hospital, Islannin yliopisto) sekä Färsaaret (Färsaarten yliopisto).
Tutkimus on julkaistu arvovaltaisessa Nature Genetics -lehdessä.
Lisätietoja:
Jaana Vuopio, professori, biolääketieteen laitos, Turun yliopisto, puh. 0294504547, etunimi.sukunimi@utu.fi
Jukka Corander, professori, matematiikan ja tilastotieteen laitos, Helsingin yliopisto, puh. 0504155294, etunimi.sukunimi@helsinki.fi