Artikli autor on Katre Tatrik ning selle avaldas ERR Novaator 30. jaanuaril 2018.
“Käisin Miinas, mind ei võetud Treffnerisse sisse,” tutvustab ennast Cambridge’i ülikoolis doktorikraadi kaitsnud Kaur Alasoo. Tema väitekiri aitab vastata seni vastamata küsimusele: millest keerulised geenihaigused tegelikult alguse saavad ja kuidas neid tulevikus vältida.
Alasoo teadustööga on aasta jooksul tutvunud juba 6000 teadlast ja 2000 neist otsustasid selle enda arvutisse salvestada. Eile õhtul avaldas Alasoo doktoritöö põhjal kirjutatud teadusartikli ka geeniuuringuid koondav mainekas ajakiri Nature Genetics. Sellega on 29-aastane Tartu ülikooli bioinformaatik astunud jõuliselt geeniteaduse maailmakaardile.
Väga piltlikult väljendades on Alasoo andnud meile uusi teadmisi selle kohta, mis meie geenides, õigemini organismis tervikuna “tulekahjusid” põhjustab ja kuidas geenid meid mõnikord haigeks teevad.
“Tulekahjude” all peab noor teadlane silmas komplekshaigusi, nagu näiteks diabeet, depressioon, artriit või südameinfarkt. Nii nagu tulekahjude puhulgi, on ka neil haigustel harva üks selge ja kindel põhjus.
Kujutage ette, et näitate targale insenerile enda maja projekti ja ta ütleb, et teil on 50% suurem tõenäousus tulekahju tekkeks kui naabrimehel. Suurem risk on reaalsus, kuid ta ei oska öelda midagi selle kohta, miks see risk nii suur on. Veel vähem suudab ta anda soovitusi, kuidas tulekahju ära hoida. “See ei ole meeldiv ennustus, mida kuulda. Pealegi täiesti kasutu!” ütleb Alasoo ja nendib, et kahjuks on olukord paljude komplekshaigustega praegu just selline.
“Niisiis, me suudame tänu suurtele uuringutele hinnata mitmete haiguste geneetilisi riske. Isiklike riskide kohta on võimalik tagasisidet saada ka igal Eesti geenivaramu doonoril. Ent riskihinnangust on väga vähe kasu, kui me ei tea, mis seda riski põhjustab ja kuidas seda riski maandada,” räägib Alasoo.
Teiste sõnadega: sageli me teame, et mingi kindla geenivariandi ja haiguse vahel on seos, aga me ei tea, miks see seos seal on.
Hoolimata suuremahulistest uuringutest ei tea me valdava enamiku riskivariantide puhul, kuidas need meie rakud niimoodi valesti käituma panevad, et tekib haigus.
Seega, kui geneetikud vaatavad tarkade algoritmidega täna sinu 3 miljardist tähest koosnevat genoomi ja näevad, et sul on suurem risk näiteks Alzheimeri tõveks või mitmikskleroosiks, ei oska keegi öelda, millest see risk tuleneb või mida sa peaksid haiguse ennetamiseks (ja riskivariantide mõju avaldumise vältimiseks) tegema. Kõhedust tekitav, kas pole?
Ent just sellele probleemile Alasoo teadustöö lahendust leida aitabki.
Ta täpsustab, et komplekshaigusi sobib kõige paremini võrrelda just elektrisüsteemist põhjustatud tulekahjudega.
Kuna enamus komplekshaigusi tekitavatest geneetilised variantidest ei asu geenide sees, siis ei saa need reeglina ka geene katki teha. Tõenäoliselt mõjutavad haigusseoselised variandid hoopis “lüliteid”, mis geene sisse ja välja lülitavad ehk geene aktiveerivad.
Olgu siinkohal meelde tuletatud, et geenist saab valk, millel on rakus kindel ülesanne täita. Kui geen on katki ja enam ei tööta, on see nagu rikkis kodumasin, mis võib põhjustada “tulekahju” ehk haiguse.
Kuid nii nagu rikkis triikraud või pliit, muutuvad ka katkised geenid (haigus)ohtlikuks alles siis, kui need valel ajal sisse lülitatakse.
“Meil on enam-vähem kindel arusaam, millised need “lülitid” inimese genoomis välja näevad. Me teame, millised võiksid olla lülitid ja millised mitte. Paradoks seisneb selles, et mõnel inimesel on “lülitid” sees ja mõnel “väljas” ja neist keegi ei ole haige. “Vaatad seinale, näed lülitit, vajutad seda, aga midagi ei juhtu.”
Kusjuures, neid inimesi, kellel on “lülitid” sees, aga need ei mõjuta ühtegi nende geeni, on päris palju. “Kuidas see võimalik on?” küsivad teadlased.
Tartlase ja tema Inglismaa kolleegide tehtud teadustöö on esimene, mis näitab, et lüliti asend võib mõjutada geeni sisselülitamist alles tulevikus, kui keskkonnas toimub mingi muu suur muutus. Alasoo viitab, et osa lüliteid on sisse lülitatud juba enne, kui nende mõju geenidele nähtavaks muutub.
“Me näeme, et “lüliti” on sees ja see ei mõjuta geeni. Aga kui rakud näevad bakterit, siis sõltuvalt sellest, kas “lüliti” oli sees või väljas, geen muutub või ei muutu aktiivseks. Täpselt samamoodi on ka argielus väljaspool rakke: kui majas voolu sees ei ole, võid sa lülitiga mängida palju tahad ja mitte midagi ei juhtu, aga kui majas vool sisse lülitada, muutub ka lüliti asend tähtsaks.”
Katkine triikraud või pliit iseenesest maja põlema ei pane, samas võivad ka korras pliit ja triikraud punase kuke välja kutsuda – piisab vaid sellest, kui need valel ajal sisse lülitada.
“Tundub, et komplekshaigustega on midagi sarnast,” lausub Alasoo oma töö tulemustele osutades.
Märulifilmilikud laborikatsed
Selliste järeldusteni jõudis Alasoo Inglismaal Cambridge’is asuvas Sangeri instituudis, mis on Euroopa üks mõjukamaid bioloogiakeskusi.
Ta tegi seal tundide kaupa laborikatseid ja kasvatas naharakkudest ümberprogrammeeritud tüvirakke – need on sarnased varases embrüos olevatele rakkudele, millest on võimalik saada kõiki teisi rakutüüpe neuronitest Petri tassil tuksuvate südamelihasteni – ning muutis need makrofaagideks.
Makrofaagid on – keskelt ümarad, otstest piklikud nagu vurr – immuunrakud, mis kombitsate abil meie organismis baktereid tapavad ja tolmuimeja kombel “muud sodi” kinni püüavad. Sellest ka nende rahvapärane nimi “suured õgirakud”.
Selleks, et tüvirakkudest saaksid makrofaagid tuli neid kuus nädalat õigetel tingimustel hoida ja toita. Seejärel sai doktorant teha katseid, mis teda päriselt huvitasid.
“Ühes katses vaatasime näiteks, kuidas makrofaagid Salmonellat söövad. Sul on tassi peal immuunrakk, mis on alla neelanud bakteri. Rakk tahab bakterit enda sees ära tappa ja bakter teeb kõik, et raku seest eluga minema pääseda.”
Sarnast võitlust, mida Alasoo mikroskoobi all nägi, ilmestab ka allolev video:
Talent tuli tagasi koju
Alasoo unikaalseid teadmisi sellest, kuidas geneetika mõjutab geenide avaldumist tunnustas hiljuti ka Eesti teadusagentuur, hinnates tema väitekirja riiklikul konkursil esimese preemia vääriliseks.
Kuigi Alasool soovitati pärast doktorantuuri läbimist vaadata ka USA ja Sangeri suurima konkurendi Broadi instituudi suunas, otsustas ta tänu Mobilitase stipendiumile jätkata teadusuuringuid koosöös Tartu ülikooli arvutiteaduse instituudi ja kohaliku geenivaramuga.
“Mulle meeldib Eestis elada,” sõnab ta. “Lisaks on Tartus olemas kriitiline mass tugevaid teadlasi, et inimgeneetika valdkonnas maailmatasemel teadust teha.“
Kalliteks katseteks tüvirakkudega siin raha küll ei jagu, kuid endale saab ta palga makstud, ja mis peamine, vabaduse uurida seda, mis teda päriselt kõnetab.
“Praegu keskendun juba olemasolevate andmete analüüsimisele. Mitmetest suurtest uuringutest andmeid kokku pannes on võimalik vastata fundamentaalsetele küsimustele, millele keegi teine veel vastust leidnud ei ole. Selle lähenemise teeb võimalikuks Tartu ülikooli väga heal tasemel teadusarvutuskeskus.”
