Millaiset jäljet jätämme jälkeläisiimme?

Terho Lehtimäen johtama tutkimusryhmä on erikoistunut sydän- ja verisuonisairauksiin. Yksi Tampereen yliopistossa työskentelevän ryhmän ydinosaamisalueista on epigenetiikka. Sen avulla voidaan selittää perimäämme sääteleviä nopeita muutoksia.

Eläinmalleissa epigeneettinen periytyminen on jo yhdistetty informaation siirtymiseen useassa sukupolvessa eteenpäin. Välittyminen tapahtuu sukusolujen kautta.

– Epigeneettisen tason mekanismit ovat herkkiä ympäristölle. Ne mahdollistavat ihmisen sopeutumisen muuttuviin oloihin ja säätelevät nopealla tahdilla sitä, miten elimistö reagoi riskitekijöihin, Lehtimäki selvittää.

Diabetestutkimussäätiö tukee Lehtimäen johtamaa tutkimusta, jonka tavoitteena on selvittää perimässä tapahtuneiden epigeneettisten muutosten yhteyttä tyypin 2 diabeteksen sekä sydän- ja verisuonitautien riskiin.

– Vuosina 2016 ja 2019 säätiöltä saamani apurahat ovat arvokas tuki tutkimukselle, Lehtimäki kiittää ja kertoo yhteensä 45 000 euron summan kattaneen tutkimusryhmän palkkojen maksua ja tutkimusmenetelmien kuluja.

Sairaudet sukupolvien ketjussa?

Lehtimäki kannustaa meitä nyt eläviä sukupolvia pohtimaan omien valintojemme kauaskantoisia seurauksia.

– Oletan, että epigeneettiset muutokset alkavat muokata ihmisen perimän toimintaa jo hedelmöityshetkellä. Osa näistä muutoksista voi olla pysyviä, ja lisätä lasten ja jopa lastenlasten sairastumisriskiä esimerkiksi tyypin 2 diabetekseen.

Jokainen sukupolvi olisi siis vanhempiaan suuremmassa riskissä sairastua, jos vanhempien ylipaino ja sokeriaineenvaihdunnan häiriöt muokkaavat jälkeläisten epigeneettisiä molekyyliprofiileja tyypin 2 diabetekselle altistavasti.

Todistaakseen olettamuksensa Lehtimäki tutkimusryhmineen etsii yhtä tai useampaa yhteistä epigeneettistä muutosta kolmesta sukupolvesta; isältä, pojalta ja pojanpojalta.

– Tutkimme muun muassa näiltä kolmelta sukupolvelta saamiamme siemennestenäytteitä, näytteiden keräämisen mahdollistanutta LASERI-tutkimusta ja siihen osallistuneita vapaaehtoisia suuressa arvossa pitävä Lehtimäki kertoo.

Jos tutkimus tuottaa uutta tietoa epigeneettisestä periytymisestä – ja jopa useiden sukupolvien yli, voi sillä olla mullistava vaikutus esimerkiksi kansansairauksien ehkäisyyn.

Ainutlaatuinen tutkimusaineisto

Lehtimäen tutkimusryhmän aarreaitta, LASERI-tutkimuksen aineisto, on koottu yhdessä maailman pitkäkestoisimmista tutkimushankkeista. Ainutlaatuisen näytekokoelman kerääminen alkoi Suomessa vuonna 1980.

Alun perin LASERIin kutsuttiin 3-18-vuotiaita lapsia ja nuoria, joilta kartoitettiin sydän- ja verisuonitautien riskitekijöitä. Heistä on yhä mukana noin 65 %, mikä tarkoittaa noin 2 000:ta nyt jo työikäistä aikuista.

– Tutkimukseen on nyt pyydetty mukaan myös alkuperäisten tutkittavien vanhemmat ja lapset. Vanhin heistä on 108-vuotias ja nuorin kolme. Tähän 40-vuotisseurantatutkimukseen on kaikkiaan osallistunut lähes 7 000 vapaaehtoista suomalaista, Lehtimäki valottaa ja kertoo viimeisimmän näyteaineiston keräyksen valmistuneen alkuvuodesta 2020.

Yhdessäkään muussa tutkimuksessa ei ole seurattu näin laajasti tutkittavia kolmen sukupolven yli.

– LASERI on kaikkein pitkäikäisin järjestelmällinen seuranta-aineisto, joka sisältää sairauksien kehittymisen kannalta kriittisen kasvun ja kehityksen vaiheen. Tutkimuksen käynnisti jo edesmennyt diabetestutkija ja emeritusprofessori Hans Åkerblom, ja minäkin olen tehnyt väitöskirjani sen aineistosta 1990-luvun alussa, Lehtimäki sanoo.

Mikä ihmeen metylaatio?

LASERIn vapaaehtoiset ovat käyneet tutkimuskäynneillä noin 3-6 vuoden välein. Useiden vuosikymmenten aikana koottua aineistoa, kuten esimerkiksi verinäytteitä, voidaan tarkastella aina uudelleen kulloisenkin ajankohdan tutkimusosaamisen ja -menetelmien valossa.

– Tiedämme, että elintavat ja elinympäristö muovaavat epigenomia ja sairastumisriskiä koko eliniän. LASERI-aineiston ja uusimpien tutkimusmenetelmien avulla voimme toivottavasti pian osoittaa, millä mekanismeilla se tapahtuu, Lehtimäki uskoo.

Yksi epigeneettisistä mekanismeista on DNA:n metylaatio. Se auttaa ymmärtämään sitä, miksi geeniemme toiminta voi muuttua suhteellisen nopeasti.

Metylaatio on kuin kuorrutus geenien päällä. Se säätelee ihmisen geenejä, ja muutokset geenien ilmenemisessä vaikuttavat puolestaan kudosten toimintaan.

– Metylaatio vahvistaa tai hiljentää geenien toimintaa, geenit ikään kuin kytkeytyvät on- tai off-asentoon. Toisinaan nämä kytkennät ovat haitallisia, ja aiheuttavat sairastumisriskin. Onneksi haitalliset kytkennät voivat myös purkautua, Lehtimäki selvittää.

Omiikat ovat tämän päivän menetelmiä

Lehtimäen tutkimusryhmä kulkee tutkimusosaamisen eturintamassa ja hyödyntää niin sanottuja omiikka-menetelmiä, joita ovat esimerkiksi mikrobiomiikka, lipidomiikka ja metabolomiikka.

Uudet menetelmät tuottavat valtavia määriä mittaustietoa, jonka seulomiseen tarvitaan bioinformatiikan erityisosaamista. Se mahdollistaa tulosten yhdistelyn, monimutkaisten riippuvuussuhteiden analysoinnin sekä olennaisen tiedon eli esimerkiksi riskigeenien erottamisen suuresta tietomäärästä.

Lehtimäen mukaan huipputason tutkimuksen tekeminen ei tänä päivänä olisi mahdollista ilman useiden eri tieteen alojen osaajista koostuvaa tutkimusryhmää.

– Laskentaosaaminen on lääketieteen tutkimuksessa aina vaan tärkeämpää. Sitä olemme onneksemme saaneet ryhmääni esimerkiksi Nokian perintönä, kun matemaattisesti suuntautuneet huippulahjakkaat osaajat ovat hakeutuneet uusille urille.

56-vuotias Lehtimäki on kahden alan dosentti ja lääketieteen tohtori sekä yksi maailman siteeratuimmista lääketieteen huippututkijoista. Vaikka professorin ansioluettelo on melkein 20-sivuinen, ei hän koe olevansa vielä lähelläkään maaliaan – päinvastoin.

– Jokainen uusi päivä on mielenkiintoinen ja hieno mahdollisuus oppia uutta. Minulla on ympärilläni joukko viisaita ihmisiä, joiden kanssa työskentely on äärimmäisen motivoivaa, tutkimusryhmäänsä ja Tampereen yliopiston tutkimusolosuhteita vuolaasti kehuva Lehtimäki sanoo.

Lehtimäen johtamassa tutkimusryhmässä on viitisentoista jäsentä ja se on mukana noin 40 kansainvälisessä tutkimushankkeessa. Tutkimustyön lisäksi Lehtimäki toimii laboratoriopalveluita tuottavan Fimlab Oy:n ylilääkärinä ja kliinisen kemian professorina sekä kouluttaa tulevia erikoislääkäreitä ja ohjaa väitöskirjan tekijöitä.

Tavoitteena ennaltaehkäisyä ja hoitoa parantavat tulokset

Lehtimäen tutkimusryhmän työssä keskeistä on pyrkimys vaikuttavuuteen.

– Tavoitteenamme on parantaa sairauksien ennustettavuutta, ennaltaehkäisyä ja diagnostiikkaa sekä mahdollistaa entistä toimivampien lääkemolekyylien kehitystyö. Parhaimmillaan tuloksemme ovat potilaiden kannalta mullistavia.

Vaikuttavuutta on sekin, kun tuloksemme johtavat innovaatioista ponnistavien startup-yritysten käynnistämiseen. Tätä kautta voimme myötävaikuttaa jopa työllisyyden kehittymiseen, Lehtimäki konkretisoi.

Lehtimäen työryhmän hedelmiä hyödynnetään jo kliinisessä potilastyössä. Yksi esimerkki on sydäntauti- ja diabetesriskiä mittaava, laboratorioissa tehtävä keramiditesti, jonka on patentoinut ja kaupallistanut Tampereelta johdetun EU-projektin tuloksena syntynyt startup Zora Bioscience.

Testi perustuu siihen, että keramidien seerumipitoisuudet kohoavat esimerkiksi tulehdusreaktioissa, liialliseen kalorien saantiin liittyvässä rasva-aineiden kertymisessä tai kudosten hapenpuutteessa. Sairauksien riskiluvut lasketaan verinäytteistä tutkittavien keramidimolekyylien perusteella.

Uutta tietoa harvinaisista sairauksista ja statiineista

Lehtimäki sanoo olevansa sinut sen kanssa, että kaiken uuden tekeminen kestää pitkään ja pikavoitot ovat tutkimustyössä harvinaisia. Senioritutkija osaa iloita jokaisesta merkittävästä virstanpylväästä, jonne pääsemisessä hän on ryhmineen ollut osallisena.

– Meidän työmme on esimerkiksi myötävaikuttanut noin 5 000:n sekä yleisiin että harvinaisiin sairauksiin liittyvän geenivariantin löytämiseen. Läpimurto olisi, jos onnistumme kehittämään ne tunnistavan DNA-testin.

Yksi kansainvälisistä tutkimushankkeista, joissa Lehtimäki on mukana, kohdistuu puolestaan statiineihin ja kohonneeseen tyypin 2 diabeteksen riskiin.

– Aiemmissa tutkimuksissa on jo osoitettu, että statiinien käyttö lisää riskiä sairastua tyypin 2 diabetekseen. Meidän tuoreen tutkimuksemme mukaan mekanismi on epigeneettinen.

Statiinit säätelevät geeniä, joka vaikuttaa insuliiniherkkyyteen sekä kolesterolin siirtoon soluista. Sen seurauksena rasva-aineenvaihdunta muuttuu, mikä puolestaan johtaa diabetesriskin kasvuun.

Statiinit ovat tärkein kolesterolilääkkeiden ryhmä, ja niitä käyttää noin 700 000 suomalaista. Lehtimäki korostaa, että statiinien käyttöä ei pidä lopettaa näiden uusienkaan tutkimustulosten valossa.

– Statiinien aiheuttama diabetesriski on pieni verrattuna siihen, kuinka hyvin ne ennaltaehkäisevät sydän- ja verisuonitauteja. Lääkitystä ei pidä lopettaa, vaan kiinnittää mieluummin huomio painonhallintaan ja normaalipainoa tukeviin elintapoihin.

Yliskylästä maailmalle

Lehtimäki on huolissaan maailmanlaajuisesta lihavuusepidemiasta.

– Ylipainosta ja sen aiheuttamista sairauksista on paisunut valtava ongelma. Maailmassa on jo enemmän ylipainoisia kuin aliravittuja, hän toteaa ja viittaa hypoteesiinsa, jonka mukaan lihavuuteen liittyvät haitalliset epigeenit siirtyvät sukupolvelta toiselle, mikä altistaa myös jälkipolvet tyypin 2 diabetekselle.

Omasta terveydestään Tampereella asuva Lehtimäki pitää huolta kuntoliikunnan avulla. Hänen suosikkilajejaan ovat pyöräily, uinti ja hiihto.

Lehtimäki syntyi nykyisessä kotikaupungissaan ja valmistui lääkäriksi Tampereen yliopistosta, mutta lapsuus- ja kouluvuotensa hän asui Yliskylässä Parkanossa. Rintamalla olleen maalari-isän ja kotiäidin iltatähti tienasi taskurahoja mopoja korjaamalla ja sanoo olleensa ylivilkas.

– Olin ensimmäiset kouluvuodet kiinnostuneempi kaikesta muusta kuin opiskelusta. Vasta yläkouluun mennessäni ymmärsin ryhdistäytyä, kun uhkana oli päätyä silloisen peruskoulun suppeille kursseille.

Nyt Lehtimäki on yksi Suomen kansainvälisimmistä lääketieteen tutkijoista, ja sukkuloi Yliskylän maalaismaisemien sijaan maailmanlaajuisessa tutkijaverkostossa.

– Paitsi että vihaan matkustamista. Lentokenttien lounget ja virvokkeet eivät ole minua varten, sanoo sähköisten etäkokousten nimeen vannova Lehtimäki ja luo hyväksyvän katseen työhuoneensa ikkunasta näkyvään Kauppi-Niihaman kuusimetsään.