Tagasivaade: 2022. aasta geeniteaduses
Sisukord
Taas on üks aastaring täis saanud. Ilmselt lootsid paljud, et pärast keerulist pandeemia-aega saame tõmmata hinge ning jätkata elu “vanal viisil”. Nii see ei läinud – hingetõmbeaeg jäi üürikeseks, sest päeval, mis Eesti Vabariik tähistas 104. sünnipäeva, tungis Venemaa Ukrainasse ja alustas laiaulatuslikku sõda. Ukrainas toimuv on südantlõhestav ning me ei saa sellest mööda vaadata. Sõda puudutab meid kõiki, lähemalt või kaugemalt. Olgu see kasvõi energiakriisi või järsu inflatsiooni tõusu näol. Samas tuleb ka kõige hullemas olukorras leida positiivset. Mina olen siiralt tänulik, et sel aastal liitusid meiega kaks ukrainlannat: Eesti Biokeskuse arheogenoomika grupiga Olga Utevska ning Eesti geenivaramu teaduskeskuse mikrobioomi töögrupiga Kateryna Pantiukh.
Lisaks tunnen heameelt mitme olulise saavutuse ja sündmuse üle geeniteaduses, mis jäävad seda aastat meenutama heast küljest. Esiteks tooksin välja Nobeli meditsiiniauhinna laureaadi evolutsiooni- ja populatsioonigeneetiku Svante Pääbo, kellega oleme teinud koostööd nii otseselt kui ka laiemalt ehk tema juhitud Max Plancki evolutsioonilise antropoloogia instituudiga. Nobeli meditsiinauhinna andmine Pääbole on kinnitus, et meie evolutsioonilise ajaloo tundmine on tähtis ka tänapäevaste terviseprobleemide mõistmiseks.
Teiseks tunnen uhkust, et meie instituudis töötav iidsete biomolekulide kaasprofessor Christiana Lyn Scheib sai maailma ühe mainekama ja suurema individuaalse teadustoetuse: ligi 1,5 miljoni euro suuruse Euroopa Teadusnõukogu (European Research Council, ERC) alustava teadlase grandi. Scheibi plaan on grandi toel töötada välja uuenduslik metoodika, et leida vastused seni lahendamata küsimustele inimese immuunsüsteemi kujunemise kohta.
Kolmandaks rõõmustan, et lõime esmakordselt genoomika instituudi juhitud uue doktoriõppe eriala. Doktorandid mängivad meie instituudis tehtavas teadustöös märgilist rolli, mistõttu on oluline, et meie juures õppivad doktorandid oleksid rahul ning saaksid siit tipptasemel teadmised.
Järgnevas ülevaates saad täpsemalt lugeda, mida veel genoomika instituut on möödunud aastal korda saatnud: näiteks missuguseid uuringuid läbi viinud ja milliste teadusavastusteni jõudnud.
Head lugemist!
– genoomika instituudi direktor professor Mait Metspalu
2022. aasta numbrites
Värsked ja põnevad avastused
2022. aastal ilmus 84 teadusartiklit, mille kirjutasid või mille kirjutamisel osalesid genoomika instituudi teadlased. Eesti on maailmas geeniteaduse vallas tipptegija – meil on väärtuslik andmekogu geenivaramu ning pühendunud ja võimekad teadlased. Loe, missugused on olnud tänavu tehtud põnevad avastused.
Elustiil mängib märgatavat rolli kõhubakterite tervises
Suuremahuline geenidoonoreid hõlmav uuring tõestas, et kõik üldtuntud tervisliku eluviisiga seotud käitumismustrid, nagu marjade ning puu- ja juurviljade söömine, kehaline aktiivsus, ning hea vaimne ja füüsiline tervis on seotud suurema soolestiku mikroobikoosluse mitmekesisusega, samal ajal kui suurem kehakaal, suitsetamine, karastusjookide joomine ning erinevad haigused ja ravimite manustamine on seotud eri mikroobiliikide vähenemisega. Olulisena tõid teadlased välja, et kui inimene on tarvitanud juba enam kui kaks kuuri antibiootikume viimase 10 aasta jooksul, siis saab täheldada soolestiku mikroorganismide koosluse stabiilse muutust.
→ Inimese eluvalikud peegelduvad selgelt soole mikroobikoosluse mitmekesisuses, mis võib omakorda viia terviseprobleemideni.
Neandertallaste DNA võib anda üllatavaid vastuseid küsimusele, miks on evolutsioonis alles jäänud geneetiline ajuhäirete risk
On juba ammu teada, et ajuhäireid, sh neuroloogilisi või psühhiaatrilisi haigusi esineb mõnes peres rohkem kui teises. See viitab teatavale pärilikkusele ja nii on tuvastatud ka nende haiguste geneetilised riskifaktorid, kuid põhiküsimused evolutsiooniliste tegurite kohta on jäänud vastuseta. Hiljutises uuringus avardasid teadlased seniseid arusaamu neandertallaste DNA osatähtsusest tänapäeva inimeste käitumisjoonte varieerumises ning selgus, et osa neandertallastelt päritud geenivariantidest mõjutavad tänapäeva inimeste suitsetamis-, alkoholitarbimis- ja magamisharjumusi. Halvemal juhul võivad need omakorda suurendada võimalust ajuhäire tekkeks. Veel pole teada, mil moel avaldasid need variandid mõju neandertallaste käitumisele või tervisele. Siiski pakuvad need tulemused huvitavat materjali edasiseks uuringuteks nende geenide täpsema mõju osas ja aitavad meil tulevikus loodetavasti paremini mõista neandertallaste bioloogiat.
→ Neandertallaste DNA märkimisväärsed seosed alkoholitarbimise ja suitsetamise harjumusega võivad aidata meil mõista sõltuvuste ja tasule orienteeritud käitumisviiside evolutsioonilist päritolu.
Vaimse tervise probleemid kimbutavad raskelt Covid-19 põdenuid pikka aega
Kuigi tänaseks tundub pandeemia olevat möödunud, siis selge on see, et koroonakriis avaldas negatiivset mõju inimeste vaimsele tervisele. Geenivaramu ja ka teiste riikide biopankade andmeid hõlmanud värske uuringu tulemused näitasid, et depressiooni, ärevuse ja uneprobleemide esinemine sõltub olulisel määral haiguse põdemise tõsidusastmest – iga järgnev Covid-19 tõttu haigevoodis veedetud päev suurendab vaimse tervise probleemide esinemise riski. Veidi üllatuslikuna täheldati, et inimesed, kes põdesid Covid-19 väga kergelt, kogesid hoopis vähem vaimse tervise probleemide sümptomeid kui need, kes polnud nakatunud. Teadlased arvavad, et need inimesed tunnevad pärast kiiresti möödunud haigust kergendust, millega kaasneb teatav pingelangus. Samuti on võimalik, et inimesed, kes ei ole seni SARS-CoV-2 viirusega nakatunud, võivad seetõttu rohkem muretseda, kuna nad ei tea, kuidas Covid-19 neile mõju. Kuigi tegu oli epidemioloogilise uuringuga, siis edasi on geenivaramu andmetel võimalik teadlastel uurida, kas ja kuidas mängivad geenid rolli Covid-19 põdemise tõsidusele.
→ Füüsiline ja vaimne tervis on tihedalt seotud – raskelt Covid-19 põdenud inimeste puhul vajab hoolikamat jälgimist ka nende vaimne tervis.
Ohatiseviiruse laialdase leviku põhjuseks on ilmselt suudlemine
Teadlased leidsid ja järjestasid esmakordselt tavaliselt huuleohatist ehk külmaville põhjustava herpeseviiruse vanad genoomid. Selgus, et herpese tänapäevased tüved hakkasid üle maailma levima pronksiajal. Kuigi teadlased uurisid umbes 3000 arheoloogilisest leiust võetud DNA proove, siis herpes leiti neist vaid neljal. Selle taga on ilmselt põhjus, et umbes viis tuhat aastat tagasi tuli idast Euroopasse uue kultuuritavana romantilise ja seksuaalse iseloomua suudlemine, mis võimaldas ühel herpesetüvel teised alistada. Maailma Terviseorganisatsiooni andmetel on praegu koguni kaks kolmandikku alla 50-aastastest inimestest maailmas selle viiruse kandjad. Enamiku jaoks on aeg-ajalt tekkiv huuleohatis ebamugav, kuid koos teiste haigustega – näiteks sepsise või isegi Covid-19-ga – võib viirus olla ka surmav.
→ Iidsete genoomide uurimine annab võimaluse uurida DNA-viiruste teket ja evolutsiooni, mis omakorda aitab mõista, kuidas viirused on inimese arengut mõjutanud.
Levinud günekoloogilise probleemi taga tuvastati uusi geneetilisi põhjuseid
Vaagnapõhja allevaje on puudutab umbes 40% menopausis naistest ning põhiliseks probleemiks on vaagnapõhja organite (põie, emaka, soole) vajumine tuppe. Vaagnapõhja allavaje on peamiseks emaka eemaldamise põhjuseks. Teadlased tuvastasid mahuka geeniuuringu käigus 22 uut piirkonda DNA-s, mis on seotud vaagnapõhja allavaje tekkimisega. Lisaks uuriti Eesti geenivaramu naisosalejate andmete abil seda, kui hästi võimaldaks geneetiline risk vaagnapõhja allavaje teket ennustada – nii eraldiseisvana kui koos teiste riskifaktoritega, nagu kehamassiindeksi, suitsetamise või laste arvuga. Selgus, et kuigi eraldiseisvana ei ole geneetilise riski teadmine piisav haigusriski ennustamiseks kliinilises praktikas, näitasid analüüsid, et geneetilise info kasutamine koos teiste teadaolevate riskiteguritega võimaldab siiski oluliselt täpsemalt riski hinnata ja seega võiks võimaldada leida varakult need naised, kellel on suurim tõenäosus prolapsi tekkeks hilisemas elus. Uuring on oluline samm lähemale prolapsi tekkimisega seotud bioloogiliste protsesside mõistmisele ning võib luua ka võimalusi geneetikal põhinevateks riskiennustusmudelite loomiseks.
→ Geeniuuringud on suureks abiks mõistmaks naiste haigusi paremini kui kunagi varem. Lisaks on geneetilistel riskiskooridel potentsiaali ka reproduktiivtervise valdkonnas tõhusama ennetuse ja ravivõimaluste väljatöötamisel.
Teadlased avastasid esivanemate DNA seniteadmata mõjud tänapäeva eurooplastele
Laias laastus on Euroopa asustamine toimunud nelja lainena: esmalt kütid-korilased, siis Lähis-Idast tulnud põlluharijad, varasel pronksiajal saabusid stepirahvad ehk nöörkeraamikud ning rauaajal Kirde-Euroopasse mõningal määral ka siberlased. Geenivaramu andmete ja vana DNA abil viidi läbi esimene sedalaadi uurimistöö, mis tuvastas, missugust mõju on avaldanud need vanad populatsioonid tänapäeva inimeste välimusele ja muudele tunnustele. Näiteks selgus, et teatud küttide-korilaste geenidega inimestel on kolesterool madalam, kuid stepirahvaste kolesterooliga seotud geenid seostuvad vastupidi kõrgema kolesteroolitasemega. Kokku leiti 11 tunnust, kus nende ammuste rahvaste geneetika avaldab märgatavat mõju (vt jooniselt). Lisaks tuvastati uusi tähelepanekuid eestlaste geneetiliste eripärade kohta. Näiteks on küttide-korilaste geneetilisi komponente rohkem lõuna-eestlastel ning Siberi komponent nähtavam kirde-eestlastel.
→ Päritolu uurimine aitab tuvastada, kuidas iidsed inimrühmad, kelle jäljed on juurdunud meie genoomidesse, on kujundanud nüüdisaegsete inimeste füsioloogiat ja välimust.
Uued geenileiud juhatavad teed insuldi tõhusama ennetuseni
Insult nõuab aastas ligi 6,5 miljoni inimese elu, olles seega maailmas sageduselt teine surmapõhjus. Seega on see rahvatervise seisukohast oluline valdkond, millele pühenduda. Seni suurimas insuldi geeniuuringus, kuhu kaasati ka geenivaramu andmestik, tuvastati uued insuldiga seotud geenid. Uued geenileiud viivad täpsemate ravimite ja insuldi geneetilise riski hindamise tööriistade väljatöötamiseni. On märkimisväärne, et juba on alanud järgmised kliinilised uuringud, kus hinnatakse uutest geenidest kahte kui potentsiaalset ravimi sihtmärki insuldi ennetamiseks või raviks. Uuringu puhul on ka tähelepanuväärne, et teadlastel õnnestus kaasata erineva päritoluga osalejaid viiest erinevast populatsioonist. Nii oli võimalik välja töötada insuldi riski hindav mudel ehk polügeenne riskiskoor, mis võtab arvesse paljude geenivariantide koondmõju – esmakordselt sobib see kasutamiseks lisaks eurooplastele ka Ida-Aasia populatsioonis.
→ Uurides insuldi geneetikat eri populatsioonide seas saab tuvastada uusi geneetilisi seoseid, mis omakorda aitab leida üles insuldiriskiga inimesed, et neil rasket terviseriket ennetada. Lisaks võib nii avastada uusi tõhusaid ravimeid.
Geenidoonorite panus teadusesse
Tänaseks on geenivaramuga liitunud rohkem kui 211 000 geenidoonorit ehk ligi 20% täisealisest Eesti elanikkonnast. Nagu eelnevast põnevate teadusavastuste ülevaatest saab lugeda, siis tänu geenidoonorite panusele on võimalik läbi viia uudseid ja olulisi uuringuid. Ikka selleks, et avarduks arusaamine inimese tervisest, misläbi saab luua paremaid ja täpsemaid ennetus- ja raviviise.
Kui suur osa uuringutest saab läbi viia tänu juba olemasolevale rikkalikule geenivaramu andmekogule, siis mõned uuringud vajavad geenidoonorite lisapanust (näiteks küsimustiku täitmist või lisaproovi andmist). Järgnevalt saad ülevaate olulisematest nendest uuringutest, kuhu osad geenidoonorid on saanud 2022. aastal oma lisapanuse anda.
Geenidoonoreid kaasanud uuringud
Kutsusime 2022. aasta aprillist septembrini kõiki geenidoonoreid vastama lühikesele veebiküsimustikule ravimite ja vaktsiinide manustamise ning nendega kaasnenud kõrvaltoimete kohta. Varasemalt pole tervishoiusüsteemis kogutud kõrvaltoimete esinemise kohta piisavalt sellisel kujul erinevaid terviseandmeid, mis võimaldaksid uurida nende tekkimise geneetilisi põhjuseid. Selle uuringu tulemusel saime koguda ainulaadse andmestiku ja viia geenidoonorite vastused kokku nende geeniandmetega. Teadmised kõrvaltoimete tekkimise geneetilistest põhjustest aitavad tulevikus tagada ohutumat ja tõhusamat ravi. Lisaks otsime vastuseid küsimustele, kas ja missugust mõju avaldavad ravimid ja vaktsiinid menstruaaltsüklile.
Uuringu andmekogumine on tänaseks lõppenud ning on alanud töö andmete analüüsimisega. Oleme siiralt tänulikud kõigile ligi 50 000 geenidoonorile, kes oma panuse uuringusse küsimustikule vastates andsid.
Uuringu juht: professor Lili Milani
Saa teada, miks on naisi ravimi- ja vaktsiiniuuringutest aastakümneid kõrvale jäetud? Loe uuringu kohta rohkem
Geenidoonorite andmeid analüüsides oleme leidnud umbes 900 inimest, kellel esineb varasemalt kirjeldamata geenivariante, mis võivad mõjutada teatud ravimite toimet. Sellesse uuringusse kutsusime just neid geenidoonoreid osalema, et täpsustada, kas leitud geenivariatsioon ka tegelikkuses sellist toimet avaldab. Teadlased analüüsivad nende uute geenivariantide mõju ravimite lagundamise kiirusele inimese organismis ehk lihtsustatult uurivad, kuidas organism ravimeid „töötleb“.
Uuringu tulemused aitavad kaasa sellele, et tulevikus saaks geeniinfot teades ravimeid inimestele täpsemalt annustada.
Uuringu juht: professor Lili Milani
Tartu Ülikool koostöös Eesti perearstidega viib järgneva kahe aasta jooksul läbi südamehaiguste ennetamise uuringu, mille eesmärk on leida viise, kuidas tulevikus saaks inimeste geeniinfot kasutada haiguste vältimiseks. Täpsemalt hinnatakse uuringus, kuidas mõjub kõrgest südame-versoonkonna haiguste geneetilisest riskist teadasaamine noore inimese terviseriskidele ja tervisekäitumisele. Uuringusse kaasatakse juhuslikult 1500 geenidoonorit, kellele teeb perearst terviseseisundi hindamise, mille alusel annab soovitusi südame-veresoonkonna haiguste ennetamiseks ja vajadusel määrab ravi. Pooltele uuritavatele antakse info geneetilise riski kohta uuringu alguses ja teisele poolele uuringu lõpus. Kahe rühma uuritavate tervisekäitumise, ravimikasutuse ja tervisenäitajate võrdlusel selgitatakse välja, kas geneetilisest riskist teavitamine aitab muuta tervisekäitumist ning seeläbi vähendada haiguse ilmnemise riski.
Uuringu tulemusi ja sellest tekkinud teadmist kasutatakse personaalmeditsiini kontseptsiooni rakendamisel Eesti tervishoiusüsteemis.
Uuringu juht: professor Reedik Mägi
Kuigi tänaseks on koroonapandeemia algusest juba möödas mitu aastat, siis seni on olnud veel teadmata, kuidas Covid-19 vastane immuunsus vaktsineerimise ja/või nakatumise järgselt aja jooksul püsib ja millised tegurid seda mõjutavad. Selleks viime läbi uuringu, kus kus vere analüüsist määrame vähemalt 6-kuulise intervalliga kahel korral immuunmarkereid ning analüüsime neid väärtusi seoses kasutatud vaktsiinidega, nende vaheliste intervallidega, koroonaviirusega nakatumistega, kaasuvate krooniliste haigustega, immuunsüsteemi mõjutavate ravimite ja geeniandmetega. Uuringus analüüsitakse kokku 4000 geenidoonori andmeid ning tänaseks on andmete kogumine lõppenud.
Uuringu juht: kaasprofessor Marje Oona
2022. aasta inimgeneetikas
2022. aastal möödus 200 aastat geneetika ja genoomika „esiisa" Gregor Mendeli sünnist. Just Mendel ning tema eksperimendid taimedega panid aluse geneetika kui teadussuuna sünnile. Ümmargusele sünniaastapäevale kohaselt pakkus 2022. teadusaasta samavõrd murdelisi teadusuudiseid ning -arenguid, mille kohta kirjutasid alljärgneva kokkuvõtte meditsiinigeneetika professor Neeme Tõnisson, molekulaarmeditsiini professor Ana Rebane, biotehnoloogia kaasprofessor Tõnis Org ja genoomika ja reproduktiivgeneetikakaasprofessor Triin Laisk.
Loe ülevaadet