Mullistava menetelmä potilasnäytteiden analysointiin

​Tutkijat ympäri maailman tekevät töitä potilaiden yksilöllisten eroavaisuuksien ymmärtämiseksi ja tätä kautta kohdennetun ja yksilöllisen hoidon tarjoamiseksi.  Tähän asti potilaiden eroavuuksia ja herkkyyttä eri lääkeaineille on voitu selvittää tutkimalla potilaan geenejä.

Kansainvälinen tutkimusryhmä on onnistunut kehittämään menetelmän, jossa pienestä määrästä potilaan kudosta voidaan tunnistaa ja kvantitoida tuhansia proteiineja muutamassa tunnissa näytteenotosta.

– Geenit koodaavat proteiineja, solujen toiminnallisia yksiköitä, jotka ilmentävät sairautta soluissa ja kehossa. Tämän takia on hyödyllistä pystyä monitoroimaan kehon proteiineja ja niiden määrää suoraan, kertoo Turun yliopiston biotekniikan keskuksen tutkimuskoordinaattori Petri Kouvonen, joka kuuluu menetelmän kehittäneeseen tutkimusryhmään.

Menetelmässä hyödynnetään muun muassa uutta massaspektrometristä tekniikkaa, jossa näytteen proteiinit voidaan määritellä kerralla. Menetelmässä hyödynnetään kontrolloiduissa olosuhteissa vaihtelevaa painetta normaalin ja erittäin korkean paineen välillä proteiinien eristämiseen ja pilkkomiseen.

Huono toistettavuus, matala suoritusteho sekä suuri alkumateriaalin tarve ovat olleet aikaisemmin esteenä proteiinien määritysmenetelmien käyttöön kliinisessä tutkimuksessa.

– Aikaisemmin tarvittiin suuria näytemääriä, sillä näytekäsittelyssä käytettiin loppuun suurin osa näytteestä. Uusi menetelmä vähentää näytteen määrän tarvetta. Tämä on tärkeää, sillä kliinisessä tutkimuksessa esimerkiksi kudosnäytteen suuri määrä ei ole aina mahdollista, Kouvonen kertoo.

Menetelmä käyttöön sairauksien synnyn ja kehittymisen selvittämisessä

Tutkimus julkaistiin arvostetussa Nature Medicine -tutkimusjulkaisussa maaliskuussa. Kudoksissa tapahtuvien muutosten tutkiminen ja dokumentointi tulee uuden menetelmän myötä mahdolliseksi tavalla, jota tutkijoilla ei aiemmin ole ollut käytettävissä. Menetelmä tulee vahvistamaan myös merkittävästi Turun alueen tutkimusyhteistyötä.

Dosentti, kliinisen mikrobiobiologian erikoislääkäri Arno Hännisen mukaan uusi menetelmä mahdollistaa entistä tarkemman kokonaiskuvan saamisen ja myös eri proteiiniperheiden kohdennetun määrittämisen esimerkiksi syövissä, tulehduksissa ja aineenvaihduntasairauksissa. Hänninen tulee omassa hankkeessa yhdessä Kouvosen ryhmän kanssa kehittämään menetelmäsovelluksen sellaisten entsyymien määrittämiseksi, joiden avulla suolistomikrobit pilkkovat kuituyhdisteitä ruuansulatuskanavassa.

– Julkaisussa kuvattu analyysitekniikka voi edesauttaa mikrobiston merkityksen selvittämistä esimerkiksi metabolisessa oireyhtymässä, ylipainossa, ärtyneen paksusuolen oirekuvassa ja kuten itse ajattelemme, osana tyypin 1 diabeteksen syntyyn vaikuttavia tekijöitä, Hänninen toteaa.

Lastentautiopissa työskentelevän kollegiumtutkija Samuli Rautavan mukaan menetelmä mullistaa myös kliinisissä tutkimuksissa kerättävien näytteiden analysoimisen.

– Juuri tämänkaltaiset läpimurrot ovat omiaan parantamaan perustutkimuksen ja kliinisen tutkimuksen yhteyksiä. Ensimmäistä kertaa pienistäkin potilasnäytteistä kyetään määrittämään tuhansia proteiineja samanaikaisesti, Rautava toteaa.

Dosentti ja lasten gastroenterologi Marko Kalliomäki Tyksin lasten ja nuorten toimialalta sanoo, että menetelmä mahdollistaa normaalien suolentähystyksessä kerättävien koepalojen aikaisempaa tarkemman analyysin.

– Menetelmän avulla voidaan saada lisäselvyyttä muun muassa tulehduksellisten suolistosairauksien, kuten haavaisen koliitin ja Crohnin taudin, syntymiseen ja kehittymiseen, Kalliomäki sanoo.

Turun yliopiston integratiivisen neurotieteen ja psykiatrian professori Hasse Karlssonin mukaan uusi menetelmä tulee olemaan tärkeä erityisesti henkilökohtaisen lääketieteen kehittämisen alueella. 

– Sairauksien mekanismit ovat usein hyvin monimutkaisia, ja isojen datamassojen analysointi ja yksilöllisten erojen selvittäminen samoissakin sairaustiloissa on käymässä yhä tärkeämmäksi, Karlsson toteaa.

>> Tutkimusjulkaisu Nature Medicine -sivustolla

>> Menetelmän kehittäneen tutkimusryhmän johtajan, professori Ruedi Aebersoldin haastattelu ETH News -sivustolla