Genomitieto mullistaa hoidon

Teknologia tuo vinhaa vauhtia potilaan elämää parantavia vimpaimia. Moottoroitu eksoskeleton nostaa halvaantuneet kävelemään ja robottikädet sekä pyörätuolit liikkuvat ajatuksen voimalla. Geeniteknologiat kirittävät kehitystä kuitenkin omassa sarjassaan. Genomitieto auttaa paitsi selvittämään sairauksien syitä myös aikaistamaan diagnooseja ja hoitoa.

Teksti: Arja Krank • Kuvitus: Lehtikuva

Ihmisen genomi selvitettiin viitisentoista vuotta sitten. Geeniteknologia on siitä lähtien kehittynyt turbovaihteella ja vienyt lääketiedettä uusiin sfääreihin.

– Teknologiat, jotka mahdollistavat geenien ja koko genomin lukemista, ovat tarkentuneet valtavin harppauksin, Helsingin yliopiston neuroimmunologian professori Pentti Tienari toteaa.

Jopa vallankumouksellisena innovaationa Tienari pitää yksittäisten solujen RNA-sekvensointia, joka mahdollistui muutama vuosi sitten.

– Tilannetta voisi verrata digivalokuviin. Jos ajatellaan geenien tunnistamista pikseleinä, kymmenen vuotta sitten geenikuva näkyi 20 pikselin tarkkuudella. Nykyinen 5 000 pikselin kuva on aivan eri tasoa.

Yksittäisten solujen RNA-sekvensointi auttaa tutkimaan kunkin solun identiteettiä. Se on tärkeää varsinkin immuunijärjestelmän soluissa, joista löytyy jopa tuhat biljoonaa variaatiota mikrobien ja ihmisen omien proteiinien rakenteiden tunnistamiseksi.

– Teknologia on nyt jo niin hyvä, että ihmisillä on vielä ongelmia tulkita, mitä tämä kaikki genomitieto edes tarkoittaa.

Solukohtainen analyysi avain MS-taudin kohdalla
Aaltomaisessa MS-taudissa yksittäisten solujen identiteetin selvittäminen tulee olemaan ratkaisevaa. Aiemmin ajateltiin, että sairaus johtuu aivojen valkean aineen häiriöstä, joka käynnistää immuunivasteen. Nyt on selvinnyt, että asia on toisin päin.

– Sairauden synty piileekin immuunivasteen viassa. Kun tietyt veren puolustussoluina toimivat valkosolut kloonautuvat riittävästi ja lähtevät hyökkäilemään aggressiivisesti oman keskushermoston soluja vastaan, syntyy kudosvaurioita ja sairaus puhkeaa. Näitä ”terroristisoluja” on vähän. Siksi niitä ei tavallisessa verikokeessa löydetä.

Ennen kuin MS-tautia voidaan diagnosoida geeniteknologian avulla, Tienari odottaa vielä yhtä immunologian alan kehityspyrähdystä, joka ei ole kuitenkaan helppo.

– Vaikka menetelmät solujen tarkkaan tutkimiseen ovat olemassa, tarvitaan vielä paljon satsausta vaativaan perustutkimukseen, jotta selviää, mitkä ovat taudin kannalta ratkaisevat solut ja mitä ihmisen rakennetta vastaan ne hyökkäävät. Esimerkiksi nivelreumassa on samanlainen syntymekanismi. Siinä nämä solut lähtevät taistoon kollageenia tai muuta nivelen rakennetta vastaan.

Geenit vaikuttavat lääkkeen tehoon
Geeniteknologia kehittää myös lääkitystä. Helsingin yliopiston farmakogenetiikan professori Mikko Niemi kertoo, että lääkehoidosta saadaan geenitiedon avulla tehokkaampia ja turvallisempia. Asian ymmärtämiseksi Niemi selittää farmakologisia perusteita:

– Kun lääke annostellaan, sen täytyy päästä vaikutuspaikkaan, joka saattaa olla ”kaukana” elimistössä. Omat geenitekijätkin vaikuttavat siihen, miten lääkeaine imeytyy ruuansulatuskanavasta ja pääsee perille.

Lääkkeistä saadaan nykyisellään Niemen mukaan yllättävän huonosti irti.

– Noin kolmanneksella käyttäjistä lääkkeiden teho ei yllä siihen, mihin niiden oletetaan riittävän. Esimerkiksi vain puolella tulehduskipulääkkeiden käyttäjistä lääke tehoaa riittävästi.

Niemi jatkaa kuinka lääkkeen teho saattaa hävitä, jos ihmisellä on perinnöllisesti taipumus hajottaa lääkeainetta nopeasti.

– Kun tällainen asia tiedetään, voidaan säätää lääkeannosta isommaksi.

Professori ottaa esimerkiksi kodeiinin, jonka vaikutus ihmiselimistössä riippuu osin perimästä. Kodeiini muuttuu maksassa CYP2D6-entsyymin välityksellä morfiiniksi. Muodostuvan morfiinin määrä – ja lääkkeen vaikutus – riippuu entsyymin aktiivisuudesta, mikä puolestaan on perinnöllinen ominaisuus.

Joillain ihmisillä taas lääkeainetta pääsee geeneistä johtuen liikaa vääriin paikkoihin. Joku on perinyt lääkeaineyliherkkyyden.

– Geenien analysointi auttaa löytämään kullekin mahdollisimman turvalliset lääkkeet, Niemi sanoo.

Tarkkuutta diagnooseihin ja hoitoon
Genomilääketieteen isona opetuksena on Niemen mukaan ollut, että yhtenä tautina pidetty voi ollakin useita eri sairauksia.

– Tuore selvitys Ruotsissa ja Suomessa tutkituista diabetespotilaista kertoo, että kansantauti kannattaisi jakaa viiteen eri kategoriaan nykyisen ykkös- ja kakkostyypin sijaan, ja hoitaa niitä kaikkia omin tavoin, Niemi sanoo.

Samaan tapaan genomitieto voi auttaa tulevaisuudessa tarkentamaan monien sairauksien diagnoosia ja valitsemaan kuhunkin tautityyppiin parhaiten sopivan hoidon.

Lääkehoidon tutkimuksessa käytetään jo nyt genomitietoa. Niemi tutkii omassa projektissaan geenien vaikutusta muun muassa statiini-kolesterolilääkkeiden tehoon ja turvallisuuteen.

– Monet potilaat saavat kolesterolilääkityksestä lihashaittavaikutuksia. Tutkimusryhmämme löysi oireille altistavan geenimuutoksen. Tätä muutosta voidaan jo nykyään tutkia lääkehoitoa suunniteltaessa.

Potilaskäytössä on kymmeniä erilaisia geenitestejä, jotka etsivät lääkehoidon tehoon tai turvallisuuteen vaikuttavia geenimuutoksia.

– Testit ja algoritmit vapauttavat lääkäreiden aikaa potilaan kanssa keskusteluun, kun tietokone raksuttaa taustalla ja etsii sopivat lääkkeet. Ihmisten lääkehaitatkin vähenevät, jos lääkettä ei tarvitse kokeilla ”sokkona”.

Vaikka yksilöllinen lääkitys yleistyy, perinteistä keskiarvolääkettä käytetään Niemen mukaan vielä pitkään. Tulevaisuudessa siintää kuitenkin näkymä, jolloin lääkkeet voidaan valmistaa yksilöllisesti tulostamalla. Tällöin esimerkiksi lääkkeen annos voidaan valita henkilökohtaisen tarkasti.

– Kehitys on tässäkin jo alkanut. Esimerkiksi Åbo Akademissa tutkitaan lääkkeen tulostamista yksilöllisesti, Niemi kertoo.

Vertailuaineistoa biopankeista
Geenitietoa voidaan käyttää hyväksi vasta, kun tiedosta voidaan tehdä johtopäätöksiä. Salapoliisityöhön tarvitaan paljon vertailuaineistoa, eli massoittain kerättyjä genominäytteitä ja niihin kytköksissä olevaa terveystietoa.

Tiedon analysoimiseen voidaan käyttää apuna tekoälyä, mutta Pentti Tienari ei innostu hypetyksestä.

– Tietoaltaista louhimiseen tarvitaan toki ihmisten tekemiä sofistikoituneita ohjelmia ja algoritmeja. Tärkeämpää on kuitenkin, että tutkijat jakavat tietoa ja tutkivat sitä yhdessä.

Mutta mistä ja keneltä raakadataa saadaan? Mikko Niemi kertoo, että lääkeyritysten biopankkeihin on kerätty geenitietoa tutkimuksiin osallistuvilta jo noin kymmenen vuoden ajan.

– Myös kansallisissa projekteissa on kartoitettu genomeja. Islannissa 2500 kansalaisen kartoituksessa genomeista löytyi useita aiemmin tuntemattomia, esimerkiksi Alzheimerin taudin riskiin vaikuttavia geenimutaatioita.

Suomessa kansallinen genomistrategia tähtää siihen, että genomitiedon käyttäminen on rutiinia terveydenhuollossa vuonna 2020. Suomen molekyylilääketieteen instituutin FIMM:n tutkimusjohtaja, professori Aarno Palotie kertoo, että meillä ollaan suunnittelemassa isoa geenitietovarastoa, Genomikeskusta.

– Suomessa aloitettiin myös tärkeä FinnGen-hanke, jonka tavoitteena on kerätä terveys- ja geenitietoa puolesta miljoonasta suomalaisesta vuoteen 2023 mennessä.

Näytteitä saadaan vapaaehtoisilta luovuttajilta ja jo olemassa olevasta biopankkimateriaalista eli kudosnäytteistä.

– Biopankkiin näytteet on siirretty lain ohjaamana esimerkiksi FINRISKI- ja Terveys2000-tutkimuksista, Palotie selittää.

Pentti Tienarin mielestä on erityisen hyvä, että suomalaisten omasta geenitiedosta saadaan laajaa pohjaa tutkimuksiin ja uusien lääkkeiden kehittämiseen.

– Meillä on aivan omat sairausversiomme. Esimerkiksi MS-taudin eräät piirteet ovat meillä hieman erilaisia kuin romanialaisilla tai kreikkalaisilla.

Laki suojaamaan yksilön genomitieoja
Genomivarastojen perustaminen ei käy – ainakaan EU:ssa – noin vain. Esimerkiksi Genomikeskusta varten joudutaan laatimaan laki, jonka valmistelussa tietosuojan ja eettisyyden pohdintaan on käytetty runsaasti aikaa.

Yksi ilmoilla leijaileva kysymys on, tuleeko genomitiedostani kauppatavaraa ja voiko minut tunnistaa siitä.

– Yliopistot eivät myy mitään kerättyjä tietojasi, ja luovuttajan identiteettikin salataan, Aarno Palotie tähdentää.

Erilaista liiketoimintaakin tietty uusista teknologioista syntyy. Esimerkkinä Palotie mainitsee kuluttajien geenitestauspalvelut, jotka analysoivat maksusta näytteesi, mutta saattavat myös myydä analyyseistä kerättyä tutkimustietoa eteenpäin kaupallisille tahoille, vaikkapa lääketehtaille.

***

FinnGen-hanke

  • Mukana hankkeessa ovat suomalaiset yliopistolliset keskussairaalat, yliopistot, joissa lääketieteellinen tiedekunta, biopankit ja seitsemän suurta lääketehdasta.
  • Tietoa käytetään jatkossa ei-kaupallisissa tutkimuksissa sairauksien taustojen paremmaksi ymmärtämiseksi.
  • Tutkijat saavat käsitellä dataa vain tietoturvallisessa ympäristössä, jonka käyttöoikeuksia valvotaan tarkasti ja tietoturvariskit on todettu pieniksi.

Genomi tarkoittaa eliön, eli vaikkapa ihmisen, koko perimää. Perimä on pakattuna DNA-ketjujen kolmeen miljardiin emäspariin. Näiden emäsparien järjestys, eli ihmisen genomi, onnistuttiin selvittämään noin 15 vuotta sitten.

RNA-sekvensointi: RNA-skevensointi tarkoittaa genomin emäsparien tutkimista, eli geneettisen informaation lukemista RNA-molekyyleistä. RNA-molekyylit toimivat geneettisen informaation välittäjinä DNA:sta muualle soluun.

Logo