Sosiologian, lääketieteen, biologian ja bioinformatiikan tutkijat yhdistävät asiantuntemuksensa Suomen Akatemian rahoittamassa FIMAR-huippuyksikössä. Monitieteisessä tutkimusyksikössä selvitetään mikrobilääkeresistenssin ongelmaa. Jos resistenssiä ei saada kuriin, on seurauksena hiipivä pandemia eli koko maailmaa uhkaava tautien tappavuuden lisääntyminen.

Resistenssi tarkoittaa mikrobin vastustuskykyä lääkkeelle, lähinnä antibiooteille. Se on ihmisen itselleen aiheuttama ongelma, ja siksi yhteiskuntatieteellinen näkökulma painottuu Suomen monitieteisen mikrobilääkeresistenssitutkimuksen huippuyksikön tutkimuksessa. Yksikkö toimii vuosina 2022–2029.

FIMARin johtaja, ympäristömikrobiologian professori Marko Virta Helsingin yliopistosta nostaa esimerkkejä ihmisen vaikutuksesta:

”Jos jätevesihuolto ja sanitaatio ovat huonosti hoidettuja, niistä tulee tartuntatautiongelmia ja siten myös antibioottiresistenssin ongelmia. Myös vesihuollon pitää olla kunnossa. Tutkimusten mukaan myös korruptiotilanteen ja antibioottiresistenssin välillä on selvä korrelaatio. Yksi esimerkki siitä ovat lääkärien ja eläinlääkärien lääketehtailta saamat palkkiot, jos he määräävät tai myyvät niiden valmistamia antibiootteja. Suomessa tällaista käytäntöä ei onneksi ole.”

Yhteiskuntatieteiden mukaanotto uutta resistenssitutkimuksessa

Helsingin yliopiston sosiologian professori Salla Sariola vetää yhteiskuntatieteellistä ryhmää.

”Me tunnistamme olosuhteet, joissa ympäristömikrobit leviävät taudinaiheuttajina. Nämä olosuhteet ovat yleensä ihmisen aiheuttamia. Tässä tutkimus kääntyy yhteiskunnalliseksi. Tekijät ja olosuhteet ovat niin hirveän moninaisia, että resistenssiin ei ole yhtä ratkaisua. Meillä ei ole aikaa odotella, että maailman kehitystaso nousisi siihen pisteeseen, että resistenssi ei leviäisi ympäristössä.”

Yhteiskuntatieteellisen tutkimuksen yhdistäminen lääke- ja biotieteisiin on uutta resistenssitutkimuksessa. Maailmalla tehdään jonkin verran tutkimusta tästä näkökulmasta, mutta aikaisemmin sitä ei ole yhdistetty näin laajasti aihepiiriä perinteisesti tutkiviin tieteenaloihin.

”Olemme luoneet integroidun mallin, jossa on yhdistetty mikrobiologiaa, evoluutiotutkimusta, lääketiedettä ja sosiologiaa tavalla, jolla ei ole julkaistu missään tieteellisessä kirjallisuudessa aikaisemmin. Pyrimme tuomaan eri menetelmät ja teoriaperinteet yhteen. Sen sijaan, että meille olisi useita eri projekteja, jotka tekevät omiaan, meillä on menetelmäpatteri, jossa kaikki tieteenalat tukevat toisiaan”, kuvaa Sariola.

Marko Virta ja Salla Sariola korostavat yhteiskuntatieteellisen tutkimuksen merkitystä antibioottiresistenssitutkimuksessa.

Avainkysymyksenä miten ehkäistä leviämistä 

Tätä patteria on kokeiltu Beninissä, missä tehtiin yksikön ensimmäiset kenttätutkimukset. Siellä kerättiin näytteitä ihmisistä ja ympäristöstä, johon tässä hankkeessa luetaan esimerkiksi eläimet ja elintarvikkeet. Samalla on tehty havainnoivaa tutkimusta ja haastatteluja. Seuraavaksi ollaan menossa Indonesiaan. Myöhemmin mukaan pyritään saamaan Euroopasta jokin Välimeren alueen valtio.

Beninissä otettuja näytteitä analysoidaan tällä hetkellä. Virran ja Helsingin yliopiston infektiosairauksien professorin Anu Kanteleen ryhmät tutkivat näytteitä yhdenmukaisin menetelmin omissa laboratoriossaan. Eli Virta tutkii myös Kanteleen ryhmän ihmisiltä keräämiä näytteitä ja Kantele Virran ryhmän kokoamia ympäristönäytteitä.

Anu Kantele ryhmineen edustaa FIMARissa lääketieteen kokonaisuutta. Kantele tutkii antibioottiresistenssin esiintymistä ihmisellä, ihmisyhteisöissä köyhissä maissa ja sairaaloissa sekä resistenssin maailmanlaajuista leviämistä matkailijoiden mukana. Ryhmä tutkii resistenssin leviämistä myös suoliston mikrobiston tasolla: selvitetään milloin ja miten resistentit bakteerit asettuvat suolistoon, ja avainkysymystä: miten niiden leviämistä voisi ehkäistä.

Evoluutioteoria analysoinnin perustana 

Analysoinnista vastaa bioinformatiikan professori Ville Mustonen Helsingin yliopistosta. Hänen ryhmänsä tutkimus pohjautuu evoluutioteorian hyödyntämiseen:

”Evoluutioteorian avulla voidaan resistenttimutanttien syntymiä sekä leviämistä mallintaa ja siten ymmärtää lääkkeiden ja muiden toimintamallien kuten esimerkiksi hygienian optimaalista käyttöä. Tavoitteena on, että haluttu terapiavaste toteutuu, mutta samalla resistenssin riskiä minimoidaan.”

Analysoinnissa kehitetään omia työkaluja, jotka hyödyntävät evoluutioteoriaa ja koneoppimismenetelmiä. Mustosen ryhmä käyttää laajasti myös bioinformatiikan nopeasti kehittyviä algoritmeja sekä ohjelmia, joita eri ryhmät ja tutkimusorganisaatiot ovat kehittäneet ympäri maailmaa.

Lisäksi FIMARissa on mukana biologian, evoluution ja mikrobielokogian professori Teppo Hiltunen Turun yliopistosta. Hänen ryhmänsä tutkii ekoevoluution dynamiikkaa mikrobilääkeresistenssissä. Eko-evoluutiodynamiikassa ekologinen dynamiikka tarkoittaa esimerkiksi lajin runsautta. Evolutiivinen dynamiikka taas on esimerkiksi lajin sisäistä genotyyppidynamiikkaa. Nämä vuorovaikuttavat keskenään.

”Me hyödynnämme tätä lähestymistapaa esimerkiksi pitkäkestoisissa evoluutiokokeissa, joissa voimme tarkkailla antibioottiresistenssin syntyä yhteisöissä tuhansien sukupolvien aikana”, kuvaa Hiltunen ryhmänsä työtä ja kertoo esimerkin kontrolloiduista laboratoriotutkimuksesta:

”Meillä on noin 20 bakteerilajin synteettinen yhteisö, jossa tarkkailemme evoluution etenemistä. Meillä on menossa koe, joka on kestänyt jo yli kolme vuotta. Siinä otamme kerran viikossa bakteeriyhteisöistä näytteitä ja analysoimme niitä.”

Salla Sariola (vas.), Marko Virta, Ville Mustonen ja Teppo Hiltunen ovat FIMARin ryhmänvetäjiä. Heidän lisäkseen Anu Kantele johtaa lääketieteen ryhmää.

Huippuyksikkörahoitus ainoa mahdollisuus tällaiseen tutkimuskokonaisuuteen

Huippuyksikön tavoitteena on tuottaa tietoa, jotta päättäjät osaisivat tehdä oikeanlaisia ratkaisuja hiipivän pandemian ehkäisemiseksi. Virran ryhmä on tehnyt ympäristöministeriölle raportin siitä, miten antibioottiresistenssiä ilmenee Suomen ympäristössä. Pohjoismaissa sitä on kuitenkin hyvin vähän. Se on kehittyvien maiden ongelma ja myös niiden maiden, joissa antibiootteja valmistetaan. Siksi myös huippuyksikön tutkimuskohteet ovat tällaisissa maissa.

Kahdeksan vuoden Suomen Akatemian huippuyksikkörahoitus on Virran mukaan ainoa mahdollisuus yhdistää kaikki mukaan tulleet tutkimusalat ja jopa sata tutkijaa. Tämäntyyppinen yhteistyö ei olisi mahdollista, jos jokaisen pitäisi erikseen hankkia rahoitus. Lisäksi tutkimus vaatii pitkäjänteisyyttä. Aiemmin mainitun integroidun mallin ja sen analyysin rakentamiseen meni puolitoista vuotta.

Huippuyksikkörahoituksen saaminen edellyttää sitä, että yksikkö on alallaan maailman parhaiden joukossa. Virta ja Sariola näkevät tämän yksikön vahvuuden monitieteisyydessä.

”Uudet asiat löytyvät tieteiden välisestä rajapinnasta. Vie aikaa, että monitieteinen tutkijajoukko pystyy keskustelemaan yhdessä”, muistuttaa Virta.

Teksti: Leena Vähäkylä
Kuvat: Leena Vähäkylä ja Mostphotos