Uusi mittaustekniikka nopeamman geenitestauksen kehittämiseen (Väitös FM Ari Lehmusvuori, 13.12.2013)

Turun yliopiston tiedote​

Maailmassa tehdään joka hetki valtava määrä geenitestejä. DNA-testauksella muun muassa tunnistetaan henkilöitä, selvitetään elintarvikkeiden koostumuksia, mitataan lääkeaineiden tehoa sekä havainnoidaan tautia aiheuttavia bakteereita ja viruksia ihmis- ja ympäristönäytteistä.

Lehmusvuoren väitöstyössä kehitetty geenitestauskonsepti saattaa tulevaisuudessa tuoda lisää tehoa maailmassa tehtäviin geenitestauksiin.

– Kehittämällämme uudella menetelmällä on mahdollista nopeuttaa merkittävästikin DNA-testauksia, sillä näytteiden esikäsittely ei vaadi niin paljon aikaa. Tekniikan toimivuus on demonstroitu kehitetyillä kliinisillä prototyyppitesteillä, mutta valmiita käytännön sovelluksia ei kuitenkaan vielä ole olemassa, vaan niitä kehitetään parhaillaan, Lehmusvuori kertoo.

Lehmusvuori osoittaa väitöskirjassaan kuinka lantanidi-alkuaineisiin perustuva niin sanottu päällekytkeytyvä geenien mittaustekniikka soveltuu erittäin hyvin erityyppisiin geenitesteihin.

DNA-mittaus perustuu merkkiaineiden tuottamaan valon määrään

Geenitestauksessa eli nukleiinihappodiagnostiikassa mitataan erilaisista näytteistä pääasiassa DNA:ta. Terveydenhuollossa nukleiinihappodiagnostiikkaa käytetään kasvavassa määrin tautia aiheuttavien eli patogeenisten mikrobien havainnointiin erilaisista potilasnäytteistä kuten virtsasta tai hengitysteiden limanäytteestä mittaamalla mikrobien sisältämää DNA:ta. DNA-määrityksillä pystytään myös selvittämään esimerkiksi yksilön alttius sairastua perinnöllisiin sairauksiin tai syöpään havaitsemalla sairaudelle altistava geenimuutos ihmisen genomissa.

DNA-määritykset ovat erittäin herkkiä. Ne pystyvät detektoimaan vain muutaman mikrobin läsnäolon näytteessä. Erinomainen herkkyys saavutetaan monistamalla DNA:ta pääasiassa polymeraasiketjureaktio-menetelmällä (PCR). Sillä pystytään moninkertaistamaan mitattavan DNA:n määrä.

Monistettu DNA halutaan mitata avaamatta reaktioputkea, jolloin mittaamiseen tarvittavat merkkiaineet pitää olla läsnä reaktiossa määrityksen alusta alkaen. Mittauksessa tarkastellaan merkkiaineiden tuottaman valon määrää, joka kasvaa kohde-DNA:n määrän kasvaessa.

Lehmusvuori tutki lantanidi-alkuaineiden erityisiä valontuotto-ominaisuuksia. Lantanideja hyödyntämällä pystyttiin kehittämään uusi DNA-monistustestikonsepti, jossa detektio perustuu päällekytkeytyvään koetinteknologiaan.

Kehitetyllä menetelmällä pystytään nykyisiä määrityksiä selkeämmin tunnistamaan mitattava kohdegeeni. Käytössä olevista menetelmistä poiketen Lehmusvuoren kehittämissä testeissä määrityksiä häiritsevän taustasignaalin määrä on minimaalinen.

Menetelmän odotetaan mahdollistavan tulevaisuudessa korkean suorituskyvyn monianalyyttimääritysten kehittämisen, jolloin esimerkiksi hengitysteiden limanäytteestä pystytään seulomaan monia taudinaiheuttajia yhdessä reaktiossa.

Nopeiden geenitestien kehittäminen on viime vuosina ollut varsinkin terveydenhuollossa kiinnostuksen kohteena. Nykyistä nopeammasta testauksesta olisi hyötyä eritoten henkeä uhkaavien mikrobi-infektioiden diagnosoinnissa, jotta tehokas lääkitys pystyttäisiin aloittamaan mahdollisimman nopeasti.

***

Perjantaina 13. joulukuuta 2013 kello 12 esitetään Turun yliopistossa (BioCity, Mauno Koivisto -keskuksen auditorio, Tykistökatu 6) julkisesti tarkastettavaksi filosofian maisteri Ari Turjo Lehmusvuoren väitöskirja ”Switchable lanthanide fluorescence probes in homogenous molecular diagnostics”. Virallisena vastaväittäjänä toimii professori Jeffrey Hoorfar (Technical University of Denmark) ja kustoksena professori Urpo Lamminmäki.

FM Ari Lehmusvuori on syntynyt 1978 Turussa ja kirjoittanut ylioppilaaksi Aurajoen urheilulukiosta 1998. Filosofian maisteriksi Lehmusvuori valmistui 2008 Turun yliopistosta, jossa hän parhaillaan toimii tohtorikoulutettavana. Väitös kuuluu molekulaarisen biotekniikan ja diagnostiikan alaan.