Uusia ulottuvuuksia kansantauteihin

Miten tyypin 2 diabetes oikeastaan puhkeaa? Voisiko potilaan omat geenit aktivoida hoitamaan sepelvaltimotautia? Huippututkimus tuottaa vastauksia, mutta myös täysin uusia kysymyksiä tutuista kansantaudeista.

Kardiovaskulaariset ja metaboliset sairaudet on yksi yliopiston strategisista kansainvälisen huipputason tutkimusalueista. Kokonaisuuden vastuuprofessorit ovat maailman kärkitutkijoita alallaan, professori Markku Laakso tyypin 2 diabeteksen ja insuliiniresistenssin genetiikan tutkimuksessa ja akatemiaprofessori Seppo Ylä-Herttuala geeniterapian tutkijana ja kehittäjänä.

Geenitieto muuttaa diabeteksen ehkäisyä ja hoitoa

Tyypin 2 diabetesta sekä sydän- ja verisuonitauteja yhdistää niiden yleistyminen epäterveellisten elämäntapojen sekä väestön lihomisen ja ikääntymisen myötä. Usein nämä kansantaudit myös kehittyvät rinnakkain ja pahentavat toisiaan: 75 prosenttia diabeetikoista kuolee sydän- ja verisuonitauteihin.

Tyypin 2 diabeteksen puhkeamiseen vaikuttavat sekä elämäntavat että riskigeenit, joita tunnetaan jo yli 90. Laakson tutkimusryhmä on osallistunut lähes niiden kaikkien löytämiseen ja samalla käsitysten muuttamiseen taudin mekanismeista. Ennen ajateltiin, että tyypin 2 diabeteksen synnyssä keskeistä on kudosten insuliiniherkkyyden huononeminen, mutta valtaosa riskigeeneistä heikentääkin insuliinin eritystä.

– Siksi myös lääketeollisuus on viime vuosina suunnannut lääkekehitysohjelmansa molekyyleihin, jotka säätelevät insuliinin eritystä, Laakso kertoo.

Tutkimusaineistona Laakson ryhmällä ovat METSIM (METabolic Syndrome In Men) -tutkimuksen osallistujat, yli 10 000 itäsuomalaisesta miestä. Ryhmä on ollut löytämässä myös lukuisia ylipainoon, rasva-aineenvaihdunnan häiriöihin, verenpaineeseen ja sepelvaltimotautiin liittyviä geenimuutoksia.

Parhaillaan menossa on METSIM-aineiston koko genomin sekvensointi, jossa etsitään muun muassa varhain alkavaan sepelvaltimotautiin liittyviä geenivirheitä. Hiljattain saatiin valmiiksi aineiston eksomisekvensointi. Tämä menetelmä, jossa sekvensoidaan vain eksonit eli geenien proteiineja koodaavat osat, vauhdittaa erityisesti harvinaisiin diabeteksen muotoihin liittyvien geenimuunnosten löytämistä. METSIM-tutkimuksen rasvakudosnäytteiden RNA-sekvensoinnissa tehdään yhteistyötä professori Jussi Pihlajamäen kanssa.

Lisäksi aineistosta etsitään parhaillaan uusia, myös ei-geneettisiä tyypin 2 diabetesta, insuliiniresistenssiä ja sepelvaltimotautia ennustavia biomarkkereita. Professori Johanna Kuusiston johtama METSIM-seurantatutkimus valaisee diabeteksen pitkäaikaiskomplikaatioita. Juuri käynnistyneessä interventiossa taas verrataan elämäntapaintervention tehoa tyypin 2 diabeteksen ehkäisyssä korkean ja matalan geneettisen riskin henkilöillä. Toteutuksesta vastaa apulaisprofessori Ursula Schwab, ja tulokset edistävät osaltaan entistä yksilöllisempää, perimän mukaan räätälöityä diabeteksen ehkäisyä ja hoitoa.

Geeniterapiaa ja epigeeniterapiaa sydän- ja verisuonitauteihin

– Sydän- ja verisuonitauteja on tutkittu pitkään, mutta niiden hoitoon löytyy yhä uusia näkökulmia, Ylä-Herttuala toteaa.

Hänen tutkimusryhmänsä kehittämää uutta geenihoitoa vaikeaan sepelvaltimotautiin on testattu lupaavin tuloksin professori Juha Hartikaisen johtamissa potilaskokeissa KYSissä. Seuraavaksi suunnitteilla on laaja hoitokoe eurooppalaisessa monikeskustutkimuksessa. Niin sanotussa biologisessa ohitusleikkauksessa hapenpuutteesta kärsivään sydänlihakseen kasvatetaan uusia verisuonia kasvutekijägeenin avulla. Adenoviruskuljettimeen pakattu geenivalmiste viedään erikoiskatetrilla tarkasti haluttuun vaikutuskohtaan. Hoitogeeninä on muokattu verisuonten kasvutekijägeeni, VEGF-D, joka on nyt otettu ensimmäistä kertaa käyttöön ihmisten hoidossa.

– Kehitämme geeniterapiaa edelleen mahdollisimman luonnollisen ja paikallisen vaikutuksen saamiseksi. Uutena kehittämiskohteena on myös epigeeniterapia, jossa elimistöön ei viedä mitään geeniä, vaan hoito perustuu potilaan omien geenien aktivointiin epigeneettisten mekanismien avulla, Ylä-Herttuala kertoo.

Ylä-Herttualan ryhmä on osoittanut ensimmäisenä maailmassa, että epigeeniterapialla voidaan pienentää merkittävästi sydäninfarktin laajuutta eläinmallissa. Tämä saadaan aikaan viemällä sydänsoluihin verisuonten kasvutekijägeenin säätelyalueelle pieniä RNA-molekyylejä, jotka aktivoivat geenin luentaa lisäten kasvutekijän tuotantoa ja uusien verisuonten kasvua.

– Menetelmä on turvallinen ja siitä voi tulla hoitovaihtoehto jo varhaiseen sepelvaltimotautiin.

Sydän- ja verisuonitautien tutkimuskokonaisuudessa ovat mukana myös professori Anna-Liisa Levosen tutkimusryhmä, joka tutkii sairauksiin liittyvää hapetusstressiä, ja professori Pasi Tavin ryhmä, jonka tutkimuskohteena on erityisesti sydämen vajaatoimintaan liittyvä fysiologia.

Kardiovaskulaariset ja metaboliset sairaudet -tutkimusalueella on laaja yhteistyöverkosto Euroopassa ja USA:ssa ja merkittävimpinä rahoittajina USA:n kansallinen terveysvirasto NIH, EU:n puiteohjelmat ja Suomen Akatemia. Ylä-Herttualan ja Laakson ryhmät kuuluvat kansalliseen Verenkierto- ja aineenvaihduntasairauksien tutkimuksen huippuyksikköön ja vastaavat myös Kansallisen Virusvektorilaboratorion ja Itä-Suomen Genomikeskuksen toiminnasta.