Tavap\u00e4raselt eeldavad inimesed, et iga geen toimib kui \u00fcksik l\u00fcliti, mis m\u00f5jutab vaid \u00fcht kindlat tunnust. V\u00e4rske teadust\u00f6\u00f6 kummutab taolise lihtsa k\u00e4sitluse \u00fcheselt, n\u00e4idates, et \u00fcksainus geenivariant v\u00f5ib m\u00f5jutada kehas sadade \u00fchendite ja molekulide hulka. “Mulle meeldib m\u00f5elda ainevahetuse n\u00e4itajatest kui maja sisekliima n\u00e4itajatest. Kui mingisugune asi \u2013 n\u00e4iteks ventilatsioon \u2013 ei t\u00f6\u00f6ta, ei l\u00e4he ainult \u00fcks asi paigast \u00e4ra, vaid k\u00f5ik sisekliima n\u00e4itajad liiguvad korraga,” nentis Tartu \u00dclikooli bioinformaatika kaasprofessor Kaur Alasoo.<\/p>\n
Farmaatsiat\u00f6\u00f6stus kohtleb tekkinud ainevahetuse k\u00f5rvalekaldeid tihti otseste sihtm\u00e4rkidena ehk p\u00fc\u00fcab algset olukorda taastada. Paraku ei pruugi haigus taanduda, kui suruda ravimiga kunstlikult alla vaid \u00fchte n\u00e4itajat, sest k\u00f5rvalekalle v\u00f5ib olla tagaj\u00e4rg, mitte juurp\u00f5hjus. Uus andmestik aitabki teadlastel eristada haiguste tegelikke p\u00f5hjuseid kaasnevatest s\u00fcmptomitest. Teisis\u00f5nu ei pea arstid rikkis ventilatsiooni korral enam \u00f5hust \u00fcksikuid hallitusseene eoseid v\u00f5i liigset s\u00fcsihappegaasi p\u00fc\u00fcdma.<\/p>\n
Kaardi loomiseks anal\u00fc\u00fcsisid uurijad Eesti Geenivaramu ja Suurbritannia biopanga andmeid. Uuritud valim h\u00f5lmas \u00fchtekokku 619 372 inimest. “Sisuliselt panime kokku k\u00f5ik meie metaboolsed seosed k\u00f5ikide haigustega m\u00f5lemas biopangas. Neid v\u00f5rdlusi tuli kokku 100 miljoni ringis, v\u00f5ib-olla oli isegi miljard, ei lugenud t\u00e4pselt kokku,” lausus Alasoo.<\/p>\n
Nii mahukas andmestik t\u00f5otab tuua tulevikus ravimiarendusse suure rahalise ja ajalise s\u00e4\u00e4stu. “Biopankade ajastul on n\u00e4idatud, et kui ravimeid hakatakse v\u00e4lja t\u00f6\u00f6tama mitte keemilistest molekulidest l\u00e4htudes, vaid sihtm\u00e4rkradade ja olemasolevate andmetega testitud h\u00fcpoteeside p\u00f5hiselt, k\u00e4ib see protsess tegelikult kiiremini ja on ravimifirmadele hinnanguliselt 2,5 korda odavam,” s\u00f5nas Tartu \u00dclikooli vanemteadur Priit Palta. Farmaatsiaettev\u00f5tted saavad n\u00fc\u00fcd hinnata uute ravimikandidaatide eduv\u00f5imalust juba algfaasis.<\/p>\n
Kui arendajad teevad otsuse varakult, hoiavad nad \u00e4ra hilisemad kulukad p\u00f5rumised katseklaasi- ja loomkatsetes. S\u00e4\u00e4rased andmep\u00f5hised otsused aitaks maandada \u00e4rilisi riske. “\u00dche ravimifirma \u00fcks k\u00f5rgema astme teadusjuhte r\u00e4\u00e4kis hiljuti ettekandes, et nad peavad tegema iga ravimiarendusega miljardidollarilisi panuseid. Meie tulemuste abil on tekkimas v\u00f5imalus juba esimese miljoni pealt otsustada, kas millegagi on m\u00f5tet edasi minna,” meenutas Alasoo.<\/p>\n
Praktiline kasu<\/p>\n
Uurimisr\u00fchm ilmestas andmestiku kasulikkust mitme n\u00e4itjuhtumiga. Muu hulgas keskendusid teadlased teist t\u00fc\u00fcpi diabeedile ja hargnenud ahelaga aminohapetele, mille tase t\u00f5useb k\u00e4sik\u00e4es haiguse tekkega. Kuna varasemad vaatlusuuringud viitasid tugevale seosele, investeerisid ravimifirmad pikka aega suuri summasid, et luua neid aminohappeid p\u00e4rssivaid inhibiitoreid.<\/p>\n
Tartu \u00dclikooli teadlaste geenikaart paljastas aga, et kui ravim p\u00e4rsib k\u00f5nealuste aminohapete taset, siis tegelik diabeedirisk sellega ei v\u00e4he. Uurimisr\u00fchma anal\u00fc\u00fcs n\u00e4itas, et tegemist on pelgalt haigusega kaasneva s\u00fcmptomiga. Sellised leiud s\u00e4\u00e4staks farmaatsiat\u00f6\u00f6stust edututest kliinilistest katsetest, kinnitades uue andmebaasi v\u00e4\u00e4rtust ravimiarenduse algfaasis.<\/p>\n
Samuti uurisid teadlased seost piimhappe ehk laktaadi taseme ja ummistuvate veresoonte vahel. Nad leidsid kolm eraldiseisvat geenipiirkonda, mis kergitavad korraga nii piimhappe taset kui ka kopsuemboolia riski. Ilmnes, et laktaat peegeldab otseselt, kas vereliistakud on aktiveerunud.
Leitud kaudne seos aitab laboritel edaspidi v\u00e4ltida keerulisi ja kalleid rakutaseme protseduure. <\/p>\n
Varasemalt n\u00f5udsid sarnased m\u00f5\u00f5tmised arstidelt eraldi pingutust ja spetsiaalseid rakuproove. “Kui tahaksime m\u00f5\u00f5ta otseselt vereliistakute aktiveerumist, peaksime tegema eraldi katse ja koguma inimestelt rakke. N\u00fc\u00fcd v\u00f5ime aga \u00f6elda, et saame laktaadi kaudu kaudselt vaadata, mida vereliistakud teevad,” nentis Alasoo. J\u00e4relikult saavad meedikud kasutada laktaati mugava organismi sisekliima indikaatorina.<\/p>\n
Bioloogiliste avastuste k\u00f5rval panid miljonid andmeread proovile teadlaste arvutid. Senised programmid j\u00e4id andmemassiga h\u00e4tta ega suutnud seoseid m\u00f5istliku ajaga l\u00e4bi t\u00f6\u00f6tada. “Suurandmetega on tihtipeale nii, et kui andmetes tekib varem k\u00e4sitlemata olukord v\u00f5i fenomen, mille peale algoritmi v\u00e4ljat\u00f6\u00f6tajad ei veel tulnud, siis me teeme nad katki,” m\u00e4rkis Palta. Raskuste \u00fcletamiseks arendasid uurijad v\u00e4lja uue algoritmi, mis kiirendas andmete v\u00f5rdlust tuhatkond korda.<\/p>\n
Tehnilise uuenduslikkuse juures seadis anal\u00fc\u00fcsile l\u00f5pliku ulatuse kasutatud olnud meetodite hind. Selleks, et veres ainevahetuse n\u00e4itajaid kaardistada, saavad teadlased laias laastus valida kahe tehnika \u2013 tuumamagnetresonantsi ja massispektromeetria \u2013 vahel. Kuigi massispektromeetria suudab verest eristada tuhandeid erinevaid molekule, maksab iga proovi anal\u00fc\u00fcs v\u00e4ga palju. Suure kulu t\u00f5ttu piirduvad sarnased uuringud tavaliselt vaid sadade v\u00f5i paari tuhande osalejaga, mist\u00f5ttu j\u00e4\u00e4vad haruldased geenivariandid teadlastel paratamatult m\u00e4rkamata.<\/p>\n
Et haarata uuringusse palju inimesi ja leida \u00fcles ka haruldased geenivariandid, kasutasid Tartu uurijad odavama tuumamagnetresonantsiga saadud m\u00f5\u00f5tetulemusi. Tehnika tuvastab molekule tugeva magnetv\u00e4lja abil ning piirdub enamasti paarisaja k\u00f5ige olulisema ainevahetuse n\u00e4itajaga. Seet\u00f5ttu hindasidki teadlased kokku 249 erinevat n\u00e4itajat. “See oli puhas pragmatism,” selgitas Alasoo valikut.<\/p>\n
Samas tagas see ajal piisavalt suure andmestiku. Ainult sadade tuhandete inimeste andmeid anal\u00fc\u00fcsides tabavad teadlased mutatsioone, mida esineb populatsioonis \u00fcliharva. Alasoo lisas: “M\u00f5ningaid geenivariante v\u00f5ib esineda ainult \u00fchel inimesel 10 000-st. Kui tahaksime m\u00f5\u00f5ta nende m\u00f5ju korraga tuhandetele metaboliitidele, l\u00e4heks see praegu olemasolevaga tehnoloogiaga v\u00e4ga-v\u00e4ga kalliks.”<\/p>\n
Laiem m\u00f5ju<\/p>\n
Harvikmutatsioonidele tasub siiski t\u00e4helepanu p\u00f6\u00f6rata, sest valminud andmestik t\u00f5estas nende tugevat bioloogilist m\u00f5ju. Uurijad tuvastasid, et sageli rikuvad valkude ehitust ja h\u00e4irivad organismi t\u00f6\u00f6d just v\u00e4ga haruldased geenivariandid. Kuigi iga \u00fcksikut sellist varianti v\u00f5ib esineda v\u00e4ga v\u00e4he, leidub vigaselt k\u00e4ituvaid mutatsioone populatsioonis kokkuv\u00f5ttes palju. J\u00e4relikult j\u00e4\u00e4vad laiatarbe geenitestidesse alati pimealad, kuigi need aitavad patsientidel teatud haigusriske hinnata. <\/p>\n
Need pimealad n\u00e4itavad k\u00e4tte personaalmeditsiini olemuslikud v\u00e4ljakutsed. Alasoo s\u00f5nas: “Inimestel on terve hulk erinevaid geenivariante, mis \u00fctlevad, et tal on k\u00f5rge risk, kuid tal v\u00f5ib olla lisaks veel m\u00f5ni ainulaadne ja haruldane variant, mis seda v\u00f5rrandit t\u00e4iendavalt muudab. T\u00e4iuslikku riskimudelit ei saa me seet\u00f5ttu kunagi luua, see on fundamentaalne piir.”<\/p>\n
Siiski loob v\u00e4rske andmestik tugeva vundamendi paljudeks uuteks meditsiinilisteks avastusteks. Palta lisas: “Praktilise poole pealt ei ole k\u00f5ige olulisem v\u00e4\u00e4rtus selles, et \u00fcks konkreetne metaboliit muutuks kohe kliiniliselt kasutatavaks biomarkeriks v\u00f5i ravimi sihtm\u00e4rgiks, vaid see tulemuste ja seoste kogum aitab molekulaarses meditsiinis paremini otsustada, kuhu edasi vaadata ja millega edasi t\u00f6\u00f6tada.” Laiaulatuslik info tehti teaduse edendamise eesm\u00e4rgil ka teistele uurimisr\u00fchmadele vabalt k\u00e4ttesaadavaks.<\/p>\n
J\u00e4rgmise suure sammuna plaanivad uurijad kaasata masin\u00f5ppe, et otsida t\u00e4iendavaid bioloogilisi mustreid. “\u00dcks suund on kindlasti ka tehistaibu kasutamine selliste suurte tulemuste massiivide kokkupanemiseks ja k\u00f5ikv\u00f5imalike seoste \u00fclesleidmiseks, sest k\u00e4sitsi see v\u00f5imalik ei ole. Ja isegi siis ei oleks aga realistlik, et suudaksime k\u00f5ik ise l\u00e4bi kaevata,” r\u00e4\u00e4kis Palta. Teda toetas ka Alasoo: “Kui neis andmetes edasi kaevata ja teised teadlased seda ka teevad, sest need on k\u00f5igile k\u00e4ttesaadavad, tuleb selliseid n\u00e4iteid veel ja veel. See eeldab, et keegi tuleb juba oma kitsama uurimisk\u00fcsimusega.”<\/p>\n
Kokkuv\u00f5ttes andsid Eesti teadlased t\u00f6\u00f6r\u00fchma s\u00f5nul kogukonnale t\u00f5husa t\u00f6\u00f6riista. Palta nentis: “Geenivaramu ei ole lihtsalt \u00fcks suur andmekogu, vaid teadustaristu, mille p\u00f5hjal on v\u00f5imalik k\u00fcsida maailma tipptasemel k\u00fcsimusi inimese bioloogia, tervise ja haiguste kohta.”<\/p>\n