Bioinformatiikka edistää pikornavirusten perustutkimusta ja hoitokehitystä (Väitös: FM Eero Hietanen, 16.12.2022, virologia)
Pikornavirukset muodostavat yhden suurimmista ihmisiin tarttuvista virusheimoista, jotka uhkaavat erityisesti vastasyntyneitä ja nuoria lapsia. Pikornavirusheimon laajan kirjon myötä hoitokeinojen kehitys niiden infektiota vastaan on hyvin vaikeaa. Turun yliopistoon tekemässään väitöstutkimuksessa FM Eero Hietanen tutki pikornavirusten evoluutiota, taudin syntyä ja vasta-ainekehitystä hyödyntämällä laajasti bioinformatiikkaa. Bioinformatiikka on tärkeä työkalu virologisessa perustutkimuksessa, ja sen helposti lähestyttävää käyttöä tulee Hietasen mukaan edistää entisestään.
Pikornavirukset ovat pieniä RNA-viruksia, jotka aiheuttavat merkittävän määrän ihmisiin tarttuvista infektioista. Pikornaviruksiin kuuluvat esimerkiksi entero-, rino-, polio-, ja hepatiitti A -virukset. Vaikka pikornavirusten taudinkuvaan liittyy usein heikko infektio, se voi ilmetä myös vakavassa muodossa aiheuttaen hengenvaarallisia oireita.
– Kuten RNA-viruksille on tavallista, pikornavirusten evoluutio on nopeaa verrattuna muihin viruksiin. Tämän lisäksi pikornavirusheimoon kuuluvien virusten erilaisuus niiden infektiomekanismeissa tekee niistä vaikean kohteen laajasti toimivien hoitomuotojen kehitykseen. Tästä johtuen pikornaviruksille ei olekaan käytössä hyvin toimivia rokotteita tai lääkkeitä, Eero Hietanen sanoo.
Hietanen tutki väitöstutkimuksessaan pikornaviruksiin kuuluvia coxsackie-, parecho- ja echoviruksia. Tutkimuksen tavoitteena oli tarkastella bioinformatiikan hyötyjä perustutkimuksessa, ja tässä tutkimuksessa Hietanen keskittyi tutkimiensa virusten molekyylievoluutioon, lääkekäyttöön syöpähoidossa ja vasta-ainekehitykseen.
– Tutkimukseni coxsackievirusten parissa osoitti, että pikornavirusten rekombinaatiota voidaan havaita edelleen paljon luonnossa esiintyvissä viruksissa, ja että nämä virukset ovat liikkuneet ympäri maailmaa vuosikymmenten saatossa. Samalla kliinistä oiredataa ei voitu yhdistää eri coxsackievirusten ryhmiin, joka kertoo niiden monimuotoisuudesta ja tutkimuksellisesta haastavuudesta, Hietanen kertoo.
Parechoviruksiin liittyvässä tutkimuksessaan Hietanen löysi ehdokkaita toimiviksi vasta-aineiksi monia ihmistä infektoivia parechovirus-tyyppejä vastaan. Tutkimuksessa tuotetut monoklonaaliset vasta-aineet tunnistivat parechovirus-tyyppejä 1–6, mikä tekee niistä erittäin kattavia mahdollisten hoitojen kehitykseen. Samalla Hietanen kehitti diagnostiikkaan soveltuvia yksiketjuisia muuntuvia fragmentteja, joiden avulla voitaisiin esimerkiksi tunnistaa ja seurata parechovirusinfektiota soluissa.
– Bioinformatiiviset tulokset pystyivät selvittämään vasta-aine epitoopin tarkan sijainnin ja luonteen viruksen kapsidin pinnalla, joiden perusteella epitooppi osoittautuikin niin kutsutuksi rakenteelliseksi epitoopiksi, Hietanen kertoo.
Echovirusta koskevassa tutkimuksessa Hietanen keskittyi tarkastelemaan echovirus 7:stä jalostettua syöpälääkevirusta nimeltä Rigvir.
– Tulosten perusteella voidaan sanoa, että Rigvir ei eroa merkittävästi kliinisistä echovirus 7:sta soluinfektiossa, eikä sen kapsidialueelta löydy merkittäviä muutoksia, jotka selittäisivät sen väitetyn tehon syöpähoidossa. Bioinformatiikan avulla voitiin tutkia Rigvirin evoluutiota keskittymällä siinä esiintyviin mutaatioihin ja niiden mahdollisiin vaikutuksiin viruksen reseptorin käyttöön, Hietanen sanoo.
Vaikka Rigvir oli tutkimuksen mukaan fylogeneettisesti etäinen kliinisistä echoviruksista, eivät sen reseptorisitoutumisalueet olleet muuttuneet merkittävästi. Solukokeissa Rigvir infektoi niin syöpäsoluja kuten terveitäkin soluja samalla tavalla kuin kliiniset virukset.
– Tutkimukseni perusteella Rigviriä ei voida pitää turvallisena hoitona melanoomaa vastaan, Hietanen toteaa.
Väitöskirjassaan Hietanen halusi korostaa helposti lähestyttävän bioinformatiikan käyttöä virologisessa perustutkimuksessa. Hän totesi bioinformatiikan olevan tärkeä työkalu, joka auttaa sekä kohdentamaan tutkimusta että analysoimaan tuloksia laajasti. Samalla hän tunnisti bioinformatiikan puutteita liittyen sen helppokäyttöisyyteen.
– Bioinformatiikan käytön edistäminen erityisesti biologien keskuudessa on tarpeen, jotta tulevaisuuden tutkimus voi hyötyä bioinformatiikan annista täysin, Hietanen sanoo.
***
FM Eero Hietanen esittää väitöskirjansa ”Bioinformatics of Human Picornavirus Molecular Evolution and Pathogenesis” julkisesti tarkastettavaksi Turun yliopistossa perjantaina 16.12.2022 klo 12 (Turun yliopisto, PharmaCity, Pha1-auditorio, Itäinen Pitkäkatu 4, Turku).
> Yleisön on mahdollista seurata väitöstä myös etäyhteyden kautta
Vastaväittäjänä toimii professori Vesa Hytönen (Tampereen yliopisto) ja kustoksena professori Ilkka Julkunen (Turun yliopisto). Tilaisuus on englanninkielinen. Väitöksen alana on virologia.
Väittelijän yhteystiedot: p. 050 3656677, eevahi@utu.fi
