Biopankit miksi ja millä ehdoilla?

Transkriptio

1 Suomalaisen Tiedeakatemian 100 v-symposium, Helsinki Biopankit miksi ja millä ehdoilla? Juha Kere Karolinska Institutet, Stockholm, Sverige ja Helsingin yliopisto Tautien tutkimus Geeni/ valkuaisaine Solu Kudos Elin Yksilö Väestö 1

2 Genetiikan tutkimusote Geeni/ valkuaisaine Solu Kudos Elin Yksilö Väestö Kuinka tautigeenit löytyvät? Ehdokasgeenitutkimukset: geenin tehtävä tunnettu Geenikytkentätutkimus: sopii hyvin varsinaisten periytyvien tautien tutkimukseen, huonosti tavallisten tautien Geenin tunnistus paikkaan perustuen: geenikytkennästä geenin tunnistukseen (vaikeaa, mutta Suomessakin onnistuttu monen geenin löytämisessä) Koko perimän laajuinen merkkiseulonta: uusi vallankumouksellinen menetelmä tavallisten tautien alttiusgeenien etsintään 2

3 Mitä sairausgeenien tutkimiseen tarvitaan? Osaavia tutkijoita eri aloilta: kliinikkoja, epidemiologeja, molekyyligeneetikkoja ja - biologeja, bioinformaatikoita, tilastotieteilijöitä Näytteitä sairaista ja terveistä: nykyään biopankkeja Ajanmukaisia tutkimusmenetelmiä: laitteita ja teknologiaa Astman molekyylimekanismeja Vercelli, Nat Rev Immunol 8:169,

4 Astman alttiusgeenejä Vercelli, Nat Rev Immunol 8:169, 2008 Astman molekyylimekanismeja Vercelli, Nat Rev Immunol 8:169,

5 Koko perimän merkkiseulonta Koko perimän merkkiseulonta 250,000-1,000,000 SNPmerkkiä kynnen kokoisen mikrosirun alalla SNP = Single Nucleotide Polymorphism AATCGATG AATTGATG 5

6 500,000 SNP:tä 2000 potilasta tautia kohti 3000 verrokkia WTCCC, Nature 447:661, 2007 Sydäninfarktin alttiusgeeni Samani et al. New Engl J Med 357:443, 2007 German sample: 875 cases 1644 controls 500,000 SNPs 6

7 Sydäninfarktin alttiusgeeni Geenilöydös ei kelpaa yksilölliseen diagnostiikkaan tai ennusteiden laatimiseen syynä matala riskisuhde (1.2) Samat geenit liitetty aiemmin syövän säätelyyn rooli sydämen toiminnassa aivan tuntematon On tehtävä paljon lisätutkimusta, ennen kuin geenilöydöksen merkitys infarktin synnyssä opitaan ymmärtämään 7

8 GABRIEL-tutkimus: astman alttiusgeenihaun tulokset ORMDL3 Moffatt ym. Nature 448:470, 2007 Astman alttiusgeenejä Vercelli, Nat Rev Immunol 8:169,

9 GABRIEL-tutkimus: astman alttiusgeenihaun tulokset IL cluster, CD14, toist. HLA-DRB1, 30 toist. FCER1B, 20 toist. IL4R, 30 toist. Moffatt ym. Nature 448:470, 2007 Miksi tulokset ovat erilaiset? Tutkimme yhä liian harvassa olevia SNP-merkkejä Tutkimmeko sittenkään samaa sairautta? Useamman geenin yhteisvaikutukset ja geenien ja ympäristön yhteisvaikutukset on yhä huomioimatta tärkeä lähitulevaisuuden tutkimusalue Onko tutkimuksissa vieläkin liian vähän osanottajia? Tarvitsemmeko yhä suurempia aineistoja? 9

10 Mitä seuraavaksi tutkitaan? Yhä parempia mikrosiruja: nykyisissä jo yli 1,000,000 kohdetta Geenien yhteisvaikutusten ja geenien ja ympäristön yhteisvaikutusten tutkimus Myös suurten ja harvinaisten perimän muutosten merkitys paremmin tunnetuksi yksilöllisen perimän luvun avulla Monet uudet tutkimusotteet vaativat yhä suurempia osallistujalukumääriä Perimän yksilöllinen läpiluku Genomiprojektin sekvensointivaihe kesti muutaman vuoden 2000-luvun alussa ihmisen perimän pituus noin 3,000,000,000 emästä Nyt perimän yksilölliseen sekvensointiin pystyviä laitteita Pohjoismaissa jo useita tällä hetkellä muutaman kuukauden rupeama Ensimmäisten yksilöiden perimät paljastivat uusia yllätyksiä 10

11 Malli tautigeenien vaikutuksille Suurella osalla ihmisistä on ainakin joku tavallisen taudin alttiusgeeni. Sen aiheuttama riskin kasvu on kuitenkin pieni. Pienempi joukko ihmisiä omistaa sattumalta useampia alttiugeenejä. Niiden yhteisvaikutuksesta riski on jo suurempi, mutta ei vieläkään läheskään varma. 11

12 Miksi biopankkeja? Yksittäinen näyte on jokseenkin arvoton tavallisten tautien tutkimukselle, mutta tuhannet näytteet yhdessä sisältävät paljon tietoa Yksittäisten geenien vaikutukset tavallisten tautien syntyyn ovat heikkoja, mutta useiden geenien tietyt yhdistelmät voivat olla tärkeitä Geeniyhdistelmien ja geenien ja ympäristön yhteisvaikutuksista voidaan saada tietoa vain suurten tutkimusaineistojen avulla mitä erityisempää yhdistelmää etsitään, sitä vähemmän yksilöitä väestössä on Ymmärrys tärkeistä riskiyhdistelmistä on edellytys uusien, kohdennettujen (ja toivottavasti vähäsivuvaikutuksellisten) hoitomuotojen kehitykselle Millä ehdoilla biopankkeja? DNA-näytteestä tehtävä SNP-profiili on täysin yksilöllinen ja sisältää paljon tietoa sukulaisuudesta ja yksilön alkuperästä Profiilin avulla on mahdollista paikantaa yksilön maantieteellinen alkuperä vertaamalla sitä suuriin määriin muita näytteitä eri puolilta maailmaa SNP-profiili on nykytiedon valossa aika huono sairauksien ennakoimisessa, mutta tiedon lisääntyminen geenien yhteisvaikutuksista voi muuttaa tiedon tarkkuutta nopeasti Nämä seikat edellyttävät suurta huolellisuutta tiedon säilytyksessä ja yksilön omaa kontrollia tiedon saatavuuden suhteen 12

13 Geenitutkimuksen vaiheita 1990-luvulla: harvinaisten, Mendelin sääntöjen mukaan periytyvien tautien geenien paikannus ja tunnistaminen Tavallisten tautien tutkimus ennen vuotta 2007: ehdokasgeenitutkimuksia, liian pieniin aineistoihin perustuneet yritykset geenien löytämiseksi, joitakin menestystarinoita Tavallisten tautien tutkimus vuoden 2007 jälkeen: perimän SNPmerkkiseulonta mikrosirumenetelmin useiden tuhansien osanottajien aineistoissa, satojen uusien alttiusgeenien tunnistus, useat geenit huonosti tunnettuja toiminnalliselta kannalta ja paljon uutta tutkittavaa Yksilöllinen perimän läpiluenta: ensimmäiset yksilölliset DNAsekvenssit julkaistu v. 2007, teknologian yleistyminen, tuhannen yksilön läpiluentahanke, myös harvinaisten rakennemuutosten merkitystä aletaan ymmärtää 13