Vaeltelua pimeässä – unitutkijan arkea

Yliopiston #siksitiede-kampanja on nostanut moniäänisiä näkemyksiä tieteen tekemisestä ja asemasta yhteiskunnassa. Yhtä olen kuitenkin kaivannut.

Fuksivuoteni ensimmäisiä oppimiskokemuksia oli Ilkka Niiniluodon tieteenfilosofian luentosarja. Luennoilla purettiin huolellisesti osiin käsitykset teorioista, tiedosta ja tieteestä – nykäistiin matto fuksin tajunnan alta. Ovela lopputulema oli laajentuneet käsitykset tieteen olemuksesta, joita en enää uskaltanut kutsua tiedoksi.

Olen kaivannut tieteenfilosofisia näkemyksiä juuri tänä keväänä – niitä kun voisi soveltaa myös unitutkimukseen.

Unen parissa ihmistutkimusta tekevät ovat perinteisesti (varoitus, karkea yleistys seuraa) jakautuneet unitutkijoihin ja unien tutkijoihin. Unitutkijat käsittelevät usein unimateriaa, jota kerätään aivosähkökäyrätutkimuksissa ja joka kertoo objektiivisesti, miten aivot toimivat ja reagoivat unen aikana.

Unitutkijat pyrkivät validoimaan syy-seuraussuhteita esimerkiksi unen ja terveyden välillä. He kysyvät miksi ihmiset nukkuvat, mitä unen aikana tapahtuu ja mitkä geneettiset ja fysiologiset mekanismit huolehtivat uniprosesseista.  Myös vastemuuttujissa luotetaan objektiivisiin mittauksiin (esim. biologiset näytteet, fysiologiset mittaukset). Ihmisen kokemusmaailmasta voidaan kysellä, mutta tietoa pidetään vähän epävarmana. Translationaalinen silta eläintutkimuksesta ihmistutkimukseen on lyhyt – eihän hiiriltäkään kysellä unikokemuksia.

Unien tutkijan metodologinen paletti on aivan toisenlainen. He kyselevät aamulla mitä unia henkilö muistaa, yhdistelevät tätä tietoa ihmisen elämänhistoriaan, kokemuksiin, mielenterveyden tilaan ja luovat kilpailevia ja mielenkiintoisia teorioita siitä, miksi ihmiset ylipäätään näkevät unia. Uniteorioilla on suuri merkitys unien ymmärtämisessä.

Unet ovat keskeinen ja alitutkittu osa ihmisen elämää. Ovatko painajaiset evolutiivisesti merkittäviä uhkasimulaatioita vai vain sattumanvaraista aivokohinaa stressaavassa elämäntilanteessa? Teorioiden falsifioitavuus on kuitenkin vaikeaa. Uusia teorioita ilmaantuu ilman että vanhoja kyetään koskaan kumoamaan (vaikka siteerausten hiipuminen lieneekin jonkinlainen kollektiivinen unohdus).

Ihmisten unimuistikuvien epäluotettavuus tekee unien tutkimuksesta haastavaa: unimuistot riippuvat yksilöllisistä muistitekijöistä ja kielellisestä ilmaisukyvystä. Lähimmäksi nähtyä unta päästään laboratorio-olosuhteissa. Yhdessä tutkimuksessa tutkija toi koehenkilönsä unilaboratorioon ja herätteli heitä pitkin yötä haastatellakseen nähdyistä unista. Näin saatiin näyttöä siitä, että ihminen ei ”näe unta” vain REM-unessa, vaan myöskin non-REM unessa (https://www.nature.com/articles/nn.4545).

Viime vuosina unen ja unien tutkimuksen paradigmat ovat kuitenkin lähentyneet. Unennäkö on aivoaktivaatiomateriaa, jota voidaan mitata. Se, mitä ihminen siitä aamulla muistaa, on toinen asia. Unien näkemiseen voidaan vaikuttaa erilaisilla ehdollistetuilla ärsykkeillä ja tutkia kokeellisesti, mikä merkitys unennäöllä on oppimisessa, poisoppimisessa ja emotionaalisessa säätelyssä.

Näiden uusien kysymysten parissa työskennellään esimerkiksi tutkimusryhmässämme. Kysyn itseltäni, miten subjektiivista kokemuksellisuutta ja unta objektiivisena materiana voitaisiin tutkimuksessa yhdistää. Palaan kysymykseen tiedon olemuksesta.

Palaan myös #siksitiede-teemaan: unitieteessä parasta on se, että tiedon lisääntyessä myös pimeys laajenee (tämä ei siis ole vain tähtitieteilijöiden etuoikeus!). Tiedämme vähän paremmin siitä, mitä emme tiedä.

Anu-Katriina Pesonen
Sleep & Mind -tutkimusryhmän johtaja
Twitter: anu_katriina
anukatriina.pesonen@helsinki.fi

(PS. Sain Niiniluodon luennolta elämänikäisen ystävän pyytäessäni lainaan luentomuistiinpanoja ystävällisen näköiseltä teoreettisen fysiikan opiskelijalta.)

Supertartuttaja on tavallinen Covid-19-potilas

Hyvin monien ihmisten tartuttajia kutsutaan lehdistössä supertartuttajiksi tai viruslingoiksi. Luulin että he ovat potilaita, jotka ovat muita tehokkaampia tartuttajia. Nyt en enää usko tuohon ainakaan Covid-19:n osalta. Supertartuttaja on todennäköisesti täysin normaali Covid-19-virusta poteva henkilö. Virus on virus on virus on virus. Sen tartunnasta seuraa useimmiten samantapainen taudinkuva eri ihmisryhmissä. Uuden korona-viruksen vaikea tautimuoto liittyy korkeaan ikään, lihavuuteen ja perussairauksiin. Lapsilla oireet ovat lieviä ja tartunta johtaa harvoin vaikeaan sairauteen, vaikka siitäkin on esimerkkejä (S. Riphagen ym. Lancet 2020). Kattavissa seulontatutkimuksissa oireettomia kantajia on noin puolet tartunnan saaneista. Ehkä paras aineisto löytyy italialaisesta Vo:n kylästä, jossa kaikki testattiin (https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.04.17.20053157v1.full.pdf).

Tähän asti olimme siinä luulossa, että Covid-19-virukseen sairastuneista on lievästi sairaita tai oireettomia kymmeniä kertoja enemmän kuin vaikeaan muotoon sairastuvia. Nyt on myös vasta-ainetestillä päästy tutkimaan väestöä. Kliinisesti sairaiden virus-RNA:n löydöksiä ja Covid-vasta-aineiden testissä positiivisia onkin suurin piirtein saman suuruinen osa väestöä. Ruotsissakin vasta-aineita löytyy vain noin 3 prosentilla (k. HS 26.5.2020). Se on kaukana laumaimmuniteetista.

Miten nämä uudet tiedot muuttavat käsitystä Covid-19-viruksen käyttäytymisestä? Avain on siinä, että taudin alkuvaiheen vähäoireiset potilaat ovat tehokkaita aerosolitartuttajia, ja tositehokkaita ovatkin. Maaliskuun 10. päivänä kirkkokuoro kokoontui 2,5 tunnin harjoituksiin Skagitin maakunnassa USA:ssa. Paikalla oli 61 kuorolaista. Siinä vaiheessa alueella ei ollut yhtään Covid-19-tapausta ja ulkonaliikkumiskielto Washingtonin osavaltiossa julistettiin vasta kaksi viikkoa myöhemmin. Maaliskuun 17. päivään mennessä usea kuorolainen oli sairastunut hengitystieinfektioon, mikä herätti terveysviranomaiset. Muutaman viikon kuluessa 52 kuorolaista oli sairastunut ja suurella osalla heistä todettiin Covid-19-infektio. Kolme joutui tehohoitoon ja kaksi kuoli. Tartuttajalla itsellään oli vain lieviä oireita. (K. Haner ym. Morbidity and Mortality Weekly Report 2020).


Kaavakuva havainnollistaa yhden ainoan henkilön pärskeistä sairastuneiden valtavaa määrää. Yksityisyyden suojan takia tarkkaa istumajärjestystä ei ole julkistettu. Tartuttaja on väritetty punaisella. Sairastuneet ovat vaalean ruskeita ja terveet valkoisia.

Laulavia viruslinkoja on nähty myös Suomessa. Naisten päivän juhlassa lauloi ilmeisesti useampikin kuoro. On todennäköistä, että yritysjohtaja John Hartwallin syntymäpäivillä on myös laulettu – ainakin syntymäpäivälaulu. Siitä tuli traagisesti hänen kuolinlaulunsa. Yhteislaulu voi lisätä tartuntariskiä monestakin syystä. Laulajien hengitys on syvää ja he ovat lähellä toisiaan. Hyvä että kuorot laulavat nyt etänä ja tekevät hienoja ”kotikonsertteja” (katso YouTubesta Herttoniemen soinnun Leijonakuningas).

Näiden tapausselostusten perusteella tehokkaan aerosolitartunnan ikkunan on pakko olla lyhyt – kenties vain joitain päiviä, koska näitä massatartuntoja on kuitenkin pieni osa kaikista tartuntaketjuista. Taudin alkuvaiheessa aerosolileviäminen on kuitenkin murskaavan tehokasta. Olli Vapalahden mukaan virusta löytyy 2,5 päivää ennen oireiden alkua (https://www.nature.com/articles/s41591-020-0869-5). Oireiden alkaessa virusmäärä on suurimmillaan ja hiipuu muutamassa päivässä. Onkin ”puhdas” (lue likainen) sattuma, jos oireeton tartunnan saanut kävelee vajaan viikon tartuntaikkunan aikana ihmisruuhkaan, viettää siellä pari tuntia ja tartuttaa lähes kaikki ympärillään olleet (84 % kirkkokuorosta). Toinen viruslinko makaa tartuntaikkunan takana tukevasti kuumeessa kotona eikä pääse jakelemaan virusta.

Tärkeä tieto Skagitin kirkkokuoron sairastuneista on oireisten, mutta Covid-testillä negatiivisten melko suuri määrä. Se sopii hyvin siihen, että virus elää vain lyhyen aikaa ylähengitysteissä. Varmuus tästä saadaan vasta kun testissä negatiivisten Covid-vasta-aineet tutkitaan. Samoin olisi mielenkiintoista tietää, löytyykö terveinä pysyneistä ja virustestissä negatiivisilta kuitenkin Covid-vasta-aineita.

Jos olisin Covid-19, lempipaikkani olisi kesällä Ruotsin laiva ja loppusyksystä kosteat pikkujoulut. Olli Vapalahti kirjoitti: ”Silloin kun sattuu sopiva tilanne, tila ja ihmisjoukko, niin shit hits the fan…”

Näyttää siltä, että olemme pandemian kanssa tekemässä vasta tuttavankauppaa ja niskalenkki on kaukana. Aerosolitartunnan tehokkuus tekee tartuntojen estämisen vaikeaksi ilman rajoituksia. Viimeaikaisten havaintojen perusteella luulen, että Suomen linja on sittenkin ollut Ruotsia parempi, koska Covid leviää tehokkaasti infektion alkuvaiheessa, jolloin henkilö on vielä oireeton tai lieväoireinen. Laumaimmuniteetti on vielä kaukana ja vasta rokote tulee rauhoittamaan tilanteen – toivottavasti. Eristäytyminen, etäisyyden ottaminen ja maskilla suojautuminen auttavat tässä vaiheessa parhaiten rajaamaan epidemiaa.

Kiitän Olli Vapalahtea blogitekstiin tekemistään kommenteista.

Hannu Sariola
kehitysbiologian professori, Helsingin yliopisto
lastenpatologian ylilääkäri, HUSLAB

Viitteet

Shelley Riphagen, Xabier Gomez, Carmen Gonzalez-Martinez,Nick Wilkinson, Paraskevi Theocharis. Hyperinflammatory shock in children during COVID 19 pandemic. Lancet Published Online May 6, 2020 https://doi.org/10.1016/S0140-6736(20)31094-1

Kea Haner, Polly Dubbel, Ian Capron, Andy Ross, Amber Jordan, Jaxon Lee, Joanne Lynn, Amelia Ball, Simranjit Narwal, Sam Russell, Dale Patrick, Howard Leibrand. High SARS-CoV-2 attack rate following exposure at a choir practice – Skagit county, Washington, March 2020. Morbidity and Mortality Weekly Report vol. 69: 606-610, 2020. http://dx.doi.org/10.15585/mmwr.mm6919e6

Asiaa eleistä

Suvi Stolt

Ihmisten välinen vuorovaikutus pohjaa sanoihin ja lauseisiin, mutta myös ilmeisiin ja eleisiin. Kielellinen viesti ja sen rinnalla esitetyt eleet ja ilmeet luovat yleensä sujuvan kokonaisuuden ja täydentävät toisiaan, ja kuulijan on helppo ymmärtää viestiä. Mikäli viestiin sisällytetyt sanat ja eleet ovat keskenään ristiriitaisia, kuulija joutuu pohtimaan mitä puhuja oikeastaan tarkoittaa – usein viestin tulkinta tehdään tällaisissa tilanteissa juuri eleiden ja ilmeiden perusteella. Eleillä ja ilmeillä voidaan kertoa asioista tai viitata niihin ilman sanojakin. Eleillä ja ilmeillä on siis vuorovaikutustilanteissa huomattava merkitys.

Myös aivan pienet lapset käyttävät eleitä kommunikoinnissaan. Eleiden käyttö alkaa yleensä ensimmäisen ikävuoden lopulla. Ensimmäisiä lapsen omaksumia eleitä on käsien ojentaminen ja oman tahdon, esimerkiksi syliin haluamisen, esittäminen tällä tavoin. Kiinnostuksensa kohteita lapset alkavat osoittaa aluksi koko kädellä ja tämä ele muotoutuu vähitellen osoituseleeksi. Pikkuhiljaa lapset alkavat myös vilkuttaa, nyökkäävät hyväksymisen merkiksi ja kieltävät päätä pudistamalla.

Suomea omaksuvista lapsista 37% käyttää osoituselettä yhdeksän kuukauden iässä, 91% vuoden iässä ja 100% 15 kuukauden iässä. Vastaavat prosenttiosuudet vaikkapa vilkuttamiselle ovat 51%, 91% ja 100%. Eleiden omaksumisessa tapahtuu siis huomattava harppaus ensimmäisen ikävuoden lopulla ja toisen ikävuoden alussa. Eleiden ja kehittyvän ymmärtävän kielen hallinnan avulla lapset pystyvätkin kommunikoimaan jo kohtuullisen runsaasti toisen ikävuoden alkupuolella, vaikka eivät vielä sanoja tai lauseita sanokaan. Eleiden käyttö kommunikaatiossa on yleensä hyvin runsasta toisella ikävuodella, mutta niiden rooli kommunikaatiossa vähenee kielitaidon kehittyessä lapsen oppiessa vähitellen ilmaisemaan asiansa sanoin ja lausein.

Onko varhaisella eleiden kehityksellä merkitystä lapsen kehittyvälle kielitaidolle? Asiaa on tutkittu kohtuullisesti ja on todettu, että eleitä varhain runsaasti käyttävät lapset omaksuvat myös kieltä aktiivisemmin kuin ikätoverinsa. Syytä on pohdittu eri tutkijoiden toimesta. On esimerkiksi ajateltu, että lapsen näyttäessä eleen avulla oman huomion kohteensa aikuinen nimeää sen. Kun huomion kohde lapsen ja aikuisen välillä on näin valmiiksi yhteinen, on lapsella mahdollisuus omaksua uusi sana helposti. Toisin sanoen, lapsen ei siis tarvitse etsiä uuden sanan viittauskohdetta erikseen ympäristöstä, sillä se on jo valmiiksi tiedossa. Aktiivinen eleiden käyttö tekee mahdolliseksi lapsen osallistumisen vuorovaikutustilanteeseen ja näin lapselle kertyy kokemusta erilaisista vuorovaikutustilanteista ja niiden piirteistä (esim. vuoronvaihto, katsekontaktin käyttö).

Eleiden kehitystä arvioimalla on pyritty tunnistamaan myös heikosti kielellisesti kehittyviä lapsia. On esimerkiksi osoitettu, että ne pikkukeskosena syntyneet (syntyneet <32 raskausviikolla ja/tai syntymäpaino ≤1500g) lapset, jotka omaksuvat eleitä ikätovereitaan selvästi hitaammin toisen ikävuoden alkupuolella, ovat omaksuneet myös heikommat kielelliset taidot toisen ikävuoden lopulla. Eleiden varhainen kehitys näyttäytyykin nykytietämyksen valossa yhtenä sellaisena varhaisen kielellisen ja kommunikaation kehityksen piirteenä, jota voidaan hyödyntää riskilasten kliinisessä kehitysseurannassa.

Nykyisin on jo olemassa normitettuja ja validoituja varhaisen kielen ja kommunikaation kehityksen arviointimenetelmiä, joissa myös eleiden kehitys huomioidaan. Nämä menetelmät pohjaavat uusiin tutkimustuloksiin, joissa on todettu varhaisen kielen kehityksen eri piirteiden merkitys kielen kehittymisen prosessissa. Uudet normitetut arviointimenetelmät antavat mahdollisuuden tunnistaa heikosti kehittyviä lapsia jo varhain. Varhainen tunnistaminen tekee mahdolliseksi myös varhaisen tuen järjestämisen.

Suvi Stolt
logopedian ja lapsen kielen kehityksen dosentti, logopedian yliopistonlehtori

Solut 2.0

 

Ihmiset, kuten muutkin eläväiset, on tehty soluista. Kaikki menee yleensä terveyden kannalta hyvin, mikäli oikeanlaisia soluja on oikea määrä oikeissa paikoissa. Jos taas asia ei ole näin, on suuri todennäköisyys sille, että elämä ei ole parasta mahdollista, vaan henkilöä on kohdannut sairaus tai vamma. Lääketieteessä käytämme monia hoitoja ja lääkkeitä, joilla solujen toimintaa yritetään parantaa, mutta toisinaan tilanne on sellainen, että paras hoito on antaa ihmiselle uusia soluja. Punasolujen siirto on sairaaloiden rutiinia ja esimerkiksi hematologisissa sairauksissa luuytimen kantasolusiirrot ovat parhaassa tapauksessa parantava hoito, ja ihminen voi elää uusien solujen kanssa loppuikänsä terveenä taudistaan.

Soluterapiakin jakautuu moneksi ja kehittyy sitä mukaa, kun opimme uutta. Verta muodostavien solujen lisäksi muiden kudoskantasolujen käyttö on laajentunut esimerkiksi mesenkymaalisilla (MSC) soluilla tehtäviin terapioihin, joista on saatu jo myytäviä valmisteitakin. Osa saaduista tutkimustuloksista on vielä epävarmoja ja keskustelun kohteena, mutta yli 900 MSC tutkimusta on edelleen käynnissä. Monikykyisten alkion (ES) ja indusoitujen (iPS) kantasolujen kliiniset kokeet alkoivat 5-10 vuotta sitten, ja niillä yritetään hoitaa mm. Parkinsonin tautia, ALS:ia ja silmäsairauksia. Tietoa on kertynyt vasta jonkin verran, mutta ainakin solujen turvallisuus on osoittautunut pelättyä paremmaksi. Monikykyisten solujen ajatellaan sisältävän riskin kasvaimille, koska ne ovat -no, monikykyisiä. Huolta lisää myös se, että ennen käyttöä soluja yleensä viljellään pitkään laboratoriossa, jolloin haitallisten mutaatioiden kertyminen on mahdollista. Kasvainten riski ei kuitenkaan näytä toteutuneen.

Tehtyjen tutkimusten mukaan monikykyiset solut näyttäisivät olevan turvallisia, mutta käytön hyödyllisyydestä ei silti ole vielä olemassa laaja-alaista näyttöä. Hoitojen yksilöllisen luonteen ja mm. kalliin hinnan vuoksi suurta järjestelmällistä ja esimerkiksi sokkoutettua koeasetelmaa on kuitenkin vaikea luoda. Sen sijaan yksittäisten potilaiden merkittäviäkin edistysaskeleita on julkaistu. Hiljattain raportoitiin Parkinsonin tautia sairastavan 69-vuotiaan vastaanottajan toimintakyvyn ja elämänlaadun parantuminen sen jälkeen, kun hänelle oli siirretty autologisia, eli omista ihon soluista indusoituja ja sitten erilaistettuja dopaminergisiä soluja (1). Solut siirrettiin kahdessa vaiheessa 6 kk välein ja seuranta-aika oli 24 kuukautta ensimmäisestä siirrosta.

Soluterapiaa voidaan käyttää myös niin, että siirrettävät solut sisältävät hyödyllisiä tai henkilöltä puuttuvia tekijöitä. Perinnöllisten tautien hoidossa siirrettäviin soluihin voidaan lisätä puuttuva geeni tai korjata potilaan geenivirhe. Soluihin voidaan myös liittää esimerkiksi syöpään tarttuvia tekijöitä, joilla saadaan immuunipuolustus tai syöpälääke kohdistettua taudin aiheuttajaan. Aineenvaihduntasairauksissa näyttäisi olevan hyödyllistä valjastaa solut tuottamaan puuttuvia liukoisia tekijöitä, ja esimerkiksi sirppisolutaudissa viallisen hemoglobiinin tilalle voidaan valmistaa punasoluja, jotka tuottavat sikiökauden hemoglobiinia. Kun muokkaus tehdään kantasoluissa, on mahdollista, että tällaisten solujen vastaanottaja pääsee pysyvästi eroon kuukausittaisista punasolusiirroista. Tähän mennessä suoritetut kokeet koskevat siis vasta yksittäisiä potilaita, mutta tulokset ovat lupaavia.

HUS, Helsingin yliopisto ja SPR Veripalvelu ovat reilu vuosi sitten aloittaneet yhteistyön, jossa tavoitteena on kehittää soluterapiaa Meilahden akateemisella lääketiedekampuksella. Suomi on pieni maa, ja valtaosa varsinkin yleisiin tauteihin kohdistuvista uusista hoidoista tullaan varmasti kehittämään aivan muualla. Meillä on kuitenkin myös sellaisia sairauksia, jotka täällä paljon yleisempiä, eikä niiden hoitaminen ole kansainvälisen lääkekehityksen ydinaluetta. Voimme mainiosti opetella muiden kehittämien uudenlaisten soluterapioiden käyttöä ja samalla edistää joitain omia translationaalisia biologis-lääketieteellisiä projekteja. Solujen käyttäytyminen ja esimerkiksi geeninmuokkauksen tekniikat ovat samanlaisia joka puolella maailmaa, vaikka sairaudet ja kiinnostuksen kohteet vaihtelevat. Kampuksellamme on hyvää kantasoluosaamista, terveydenhuoltomme toimii, potilaat ja yhteiskunta ovat tutkimusmyönteisiä ja yhteistyö Meilahden alueella ja muiden Suomen tutkijoiden kanssa on vaivatonta. Omien soluterapioiden tähtäin on nyt asetettu kolmen vuoden päähän, jolloin toivotaan, että myös meillä on käytössä uusia, päivitettyjä soluja ja hoitoja potilaiden parhaaksi.

Dosentti Kirmo Wartiovaara
Helsingin yliopisto

Pari viitettä:
1. Schweitzer JS et al. (2020) Personalized iPSC-Derived Dopamine Progenitor Cells for Parkinson’s. N Engl J Med 382:1926-1932 DOI: 10.1056/NEJMoa1915872
2. Hyvä, perusteellinen soluterapiakatsaus: Erin A. Kimbrel and Robert Lanza (2020) Next-generation stem cells — ushering in a new era of cell-based therapies. Nature reviews Drug Discovery https://doi.org/10.1038/ s41573-020-0064-x

Nostan farmakologian lipun salkoon

Lääkkeet ovat keskeisiä välineitä lääkärin työkalupakissa. Ne parantavat ja lievittävät oireita, mutta ne voivat myös aiheuttaa hankalia haittoja, jopa kuolemia, jos niitä ei käytetä oikein. Farmakologian opetus, oppien ylläpito ja päivittämien sekä yksittäisen potilaan hyvä tuntemus ovat turvallisen potilashoidon peruskiviä. Saimme viime viikolla tiedon yhden suomalaisen farmakologian merkittävän kouluttajan ja siteeratuimpiin kuuluneen tutkijan, professori Pertti Neuvosen kuolemasta. Lippu laskettiin puolitankoon. Nostan sen nyt ylös kertomalla muutaman esimerkin avulla farmakologian tutkimuksen ja opetuksen tärkeydestä.

Istuimme noin 30 vuotta sitten leikkaussalin anestesiakansliassa pohtimassa mielenkiintoista potilastapausta. Korvaklinikan leikkaussalissa oli tehty kitarisojen poistoleikkaus 8-vuotiaalle pojalle. Hän oli saanut esilääkitykseksi suun kautta midatsolaamia 0,5 mg/kg sekä atropiinia 0,003 mg/kg. Tunnin kuluttua esilääkityksestä potilaalle aloitettiin eyrtromysiini-infuusio suoneen. Kun puolet 400 mg:n annoksesta oli infusoitu, potilas menetti tajuntansa. Onneksi poika kuitenkin heräsi ilman toimenpiteitä 45 minuutin kuluttua. Muissa elintoiminnoissa ei tapahtunut muutoksia.

Pohdinnoissamme tuli esiin erilaisia teorioita. Onneksi kyseisen anestesiaosaston ylilääkäri oli tehnyt väitöskirjansa farmakologian laitoksella. Hän oli ehdottanut midatsolaamin veripitoisuuden määrittämistä. Tämän jälkeen kuudelta muulta potilaalta tutkittiin midatsolaamipitoisuudet ilman erytromysiiniä. Ne olivat huomattavasti alhaisempia kuin tajuttomaksi ajautuneella potilaalla. Farmakokineettinen interaktio varmistettiin professori Pertti Neuvosen ja hänen oppilaidensa tekemässä RCT-tutkimuksessa. Erytromysiini ja midatsolaami metaboloituvat saman CYP3A4-isoentsyymin välityksellä. Erytromysiini yli nelinkertaisti suun kautta otetun midatsolaamin AUC:n ja vähensi laskimoon annetun midatsolaamin puhdistumaa 54 %.

Olin 1990-luvun lopulla töissä yliopistosairaalan anestesiaosastolla läntisessä naapurimaassa. Tultuani maanantaiaamuna töihin minut lähetettiin teho-osastolle perehtymään potilaaseen, joka oli ajautunut vakavaan hengityslamaan tuntemattomasta syystä. Potilas oli 42-vuotias nainen, joka oli käyttänyt yli kuusi vuotta suuria annoksia metadonia (140 mg päivässä) Ogilvien syndrooman aiheuttamien kipujen lievittämiseksi. Ogilvien syndrooma on krooninen intestinaalinen pseudo-obstruktio, jota tutkittiin tuossa sairaalassa, jossa myös käytettiin hämmästyttävän paljon korkea-annoksisia opioidilääkkeitä. Potilaalle oli aloitettu urosepsiksen hoitoon siprofloksasiini, minkä jälkeen potilaasta oli tullut sekava ja unelias. Hän oli lopulta ajautunut vakavaan hengityslamaan, joka kumoutui naloksonilla.

Sairaalassa oli yksi maailman parhaita kliinisen farmakologian yksiköitä, joten päätimme pohtia farmakokineettisen interaktion mahdollisuutta. Potilaasta ei ollut mitattu metadonin pitoisuuksia, mutta koska oireet kumoutuivat naloksonilla, täytyi niiden johtua metadonin kohonneista pitoisuuksista tai parantuneesta pääsystä veriaivoesteen läpi. Metadoni metaboloitui senaikaisen tiedon mukaan ainakin kolmen CYP p450 -isoentsyymin (CYP1A2, CYP2D6 ja CYP3A4) välityksellä. Siprofloksasiini estää sekä CYP1A2:n että CYP3A4:n aktiivisuutta.

Potilas tupakoi, ja tupakointi indusoi CYP1A2-isoentsyymiä, jolla oli ehkä tämän vuoksi suurempi osuus tämän potilaan metadonin metaboliassa. CYP2D6:n suhteen potilas oli normaali tehokas metaboloija. Viimeisellä, tehohoitoon johtaneella kerralla potilaalla oli venlafaksiinin (kohtalainen CYP2D6:n estäjä) asemesta masennuksen lääkityksenä fluoksetiini, joka on voimakas ja pitkäkestoinen CYP2D6:n estäjä. Päädyimme pitämään potilaan toistuneita vakavia oireita usean samanaikaisen farmakokineettisen interaktion aiheuttamina.

Tämä potilastapaus opetti myös sen, että usean vuoden korkea-annoksinen opioidin käyttö ei suojaa hengityslamalta ja että opioidien käytön aiheita tulee harkita huolella. Tämän potilaan kohtalon ei pitäisi enää toistua, koska interaktiotiedot löytyvät lääketietokannasta. Koko maan kattava yhtenäinen potilastietojärjestelmä olisi myös tärkeä turvatekijä.

Kaikkea tietoa ei ole kuitenkaan vielä kirjoitettu lääkeinteraktioiden tietokantoihin. Koska metadonipotilaalta ei mitattu veripitoisuuksia, voi taustalla olla muitakin tekijöitä. On mahdollista, että jokin kuljetusjärjestelmä olisi interaktion pohjalta siirtänyt metadonia tavanomaista tehokkaammin verestä aivoihin. Veri-aivoesteen läpäisyn lisääntyminen muuttaa esimerkiksi vain suolen hermopäätteissä vaikuttavan ummetuslääke loperamidin keskushermostoon vaikuttavaksi opioidiksi.

Uusia mielenkiintoisia mahdollisia vaikutuksia lääkkeiden kulkeutumiseen elimistön eri tiloissa tulee yllättävältä taholta: unesta. Glymfaattisen järjestelmän tutkimus on jo antanut viitteitä sen vaikutuksesta esimerkiksi oksikodonin siirtymisestä selkäydinnesteestä aivokudokseen anestesiologisen unen aikana. Myös sirkadiaaniset rytmit vaikuttavat lääkkeiden farmakologisiin vaikutuksiin.

Kaikki edellä mainitut tutkimukset ovat perustuneet lääkkeiden pitoisuusmäärityksiin moderneilla menetelmillä, jotka ovat toiminnassa kliinisen farmakologian laitoksella. Ilman näitä menetelmiä lääkkeiden farmakokineettinen ja siihen liittyvä muu farmakologinen tutkimus ei ole mahdollista.  Potilaiden lääkehoidon optimoimiseksi on kehitteillä myös lääkkeiden vierimittausmenetelmiä, joiden toivotaan jatkossa toimivan kuin verensokerin mittaus sormenpäästä.

Professori Pertti Neuvonen ohjasi kymmeniä väitöskirjoja ja vaikutti tutkimuksen ohella monella rintamalla turvallisemman lääkehoidon toteutumiseen. Hänen elämäntyönsä oli harvinaisen vaikuttavaa.

Eija Kalso, LKT, professori
Farmakologian osasto ja SleepWell-tutkimusohjelma, HY
Anestesiologia, tehohoito ja kivunhoito, HUS

Taustakirjallisuus:

Hiller A, Olkkola KT, Isohanni P, Saarnivaara L. Unconsciousness associated with midazolam and erythromycin. Br J Anaesth 1990;65:826-8.

Olkkola KT, Aranko K, Luurila H, Hiller A, Saarnivaara L, Himberg J-J, Neuvonen P. A potentially hazardous interaction between erythromycin and midazolam. Clin Pharmacol Ther 1993;53:298-305.

Herrlin K, Segerdahl M, Gustafsson LL, Kalso E. Methadone, ciprofloxacin, and adverse drug reactions. Lancet 2000;356:2069-70.

Lilius TO, Blomqvist K, Hauglund NL, Liu G, Staeger FF, Baerentzen S, Du T, Ahlström F, Backman JT, Kalso EA, Rauhala VP, Nedergaard M. Dexmedetomidine enhances glymphatic brain delivery of intrathecally administered drugs. J Controlled Release 2019;304:29-38.

Palada V, Gilron I, Canlon B, Svensson CI, Kalso E. The circadian clock at the intercept of sleep and pain. Pain 2020;161:894-900.

Mynttinen E, Wester N, Lilius T, Kalso E Mikladal B, Varjoa I, Sainio S, Jiang H, Kauppinen EI, Koskinen J, Laurila T. Electrochemical detection of oxycodone and its main metabolites with Naflon-coated single-walled carbon nanptube electrodes. Anal Chem 2020 May 15. doi: 10.1021/acs.analchem.0c00450. [Epub ahead of print]

 

Mitä ovat ennakko-oletuksemme ihmismielestä?

Tiedostamattomat ennakko-oletukset muovaavat tulkintojamme, asenteitamme, arvioitamme ja päätöksiämme erilaisin tavoin. Tätä ei enää pidetä pelkästään psykologisena kuriositeettina, vaan valistuneet työyhteisöt ovat pyrkineet ottamaan ilmiön huomioon henkilöstöpolitiikassaan, koska on mahdollista, että esimerkiksi sukupuoleen, etnisyyteen tai ihonväriin liittyvät ennakko-oletukset voivat vaikuttaa arvioihin, joita teemme ihmisten sopivuudesta erilaisiin työtehtäviin.

Minkälaiset tiedostamattomat ennakko-oletukset puolestaan muovaavat käsityksiämme itse tiedostamattomista ennakko-oletuksista itsestään ja niiden vaikutuksista käyttäytymiseemme? Joku voisi kysyä, miksei evoluutio ole kehittänyt täydellisen rationaalista älyä, joka ottaisi päätöksenteossaan  huomioon vain relevantit, asiaankuuluvat tekijät, ja jonka toimintaa eivät tiedostamattomat, mahdollisesti irrationaaliset tekijät häiritse? Toinen puolestaan saattaa vakaasti olla sitä mieltä, että tekee vain harkittuja, rationaalisia johtopäätöksiä ilman epämääräisiä tiedostamattomia vaikutteita. Mistä viitekehyksestä tulkitsemme psykologisia tutkimustuloksia?

Kansantajuistetun psykologian piirissä yksi keskeinen, useimmille tiedostamaton ihmismieltä koskeva ennakko-oletusten lähde on länsimaisen filosofian analyyttinen, loogisuutta ja tietoisen ajattelun ensisijaisuutta korostava perinne, joka on ollut vahvasti läsnä esimerkiksi kognitiivisen psykologian kehityksessä 1940-luvulta lähtien. Tämä näkyy esimerkiksi siinä, miten kuvataan erilaisia inhimillisen ajattelun vinoumia ja päättelyn ja päätöksenteon eroja rationaaliseen tai normatiiviseen ajatteluun. Rationaalisuus tässä viitekehyksessä liittyy tietoiseen, loogisia päättelysääntöjä noudattavaan ajattelun ihanteeseen.

Vaikka kognitiotieteen piirissä tehtiin ensimmäiset kokeilut keinotekoisten hermoverkkojen kanssa jo 1950-luvulla (McClelland, J. L., Rumelhart, 1986), niillä ei päästy sen aikaisilla datamäärillä kovin pitkälle ja painopiste kognitiotutkimuksessa säilyi siinä, miten ihmisen tulisi loogisesti käsitellä informaatiota ratkaistakseen erilaisia ongelmia (Simon, 1979). Mallina pidettiin filosofian piirissä kehitettyä formaalia logiikkaa, johon pitkälti perustuu nykyaikainen informaatioteknologia.

Esimerkiksi päätöksenteossa ihmisten oletettiin noudattavan erityisiä loogisia ajattelusääntöjä tai päätöksentekostrategioita, kuten ”painota kunkin vaihtoehdon kunkin ominaisuuden hyöty sen tärkeyden mukaan ja summaa hyödyt yhteen, niin valitset parhaan vaihtoehdon” (Payne, Bettman, & Johnson, 1988). Näin ainakin ideaalitilanteessa. Poikkeamien ideaalitilanteista oletettiin johtuvan ihmisen kognitiivisen järjestelmän, kuten työmuistin rajoituksista, jolloin usein optimaalisemmaksi oletettiin yksinkertaisemmat päättelysäännöt, kuten valitse vaihtoehto, joka on paras tärkeimmän ominaisuuden suhteen.

Tutkijoiden kiusana kuitenkin olivat koehenkilöiden intuitiot ja laboratorioon koehenkilöiden elämästä tunkevat henkilökohtaiset merkitykset, jotka koettiin häiriömuuttujiksi. Jotta päätöksentekostrategioita olisi ollut mahdollista tutkia objektiivisesti, koehenkilöiden olisi tullut käyttää päätöksissään ainoastaan kokeenjohtajien näille antamia tietoja.

Osa tutkijoista pyrki eroon merkityksistä esimerkiksi käyttämällä koehenkilöiden kannalta täysin merkityksettömiä ärsykkeitä, kuten abstrakteja kuvioita tai merkityksettömiä tavuja (Bagassi & Macchi, 2016), osa taas alkoi tutkia sitä, miten intuitiot erosivat rationaalisesta ajattelusta, jota formaali logiikka tai tilastollinen päätöksentekotiede tutki (esim. Kahneman, 2003).

Samaan tapaan visuaalisen havainnon oletettiin tapahtuvan siten, että aivot kokoavat yksinkertaisista piirteistä, kuten rajaviivoista, yhä monimutkaisempia kokonaisuuksia (Marr, 1982). Taustalla oli tässäkin analyyttinen ajatus siitä, että jos hajotamme kuvat osiin, ne muodostavat yhä yksinkertaisempia ja yksinkertaisempia osia, kunnes lopulta päädymme visuaalisen informaation perusosasiin. Aivojen ajateltiin luovan visuaaliset havainnot päinvastaisella prosessilla, kooten ne loogisesti yksittäisistä osista erilaisia sääntöjä noudattamalla. 1970-luvulla tällaisia teorioita oli jo mahdollista mallintaa tietokoneilla, jotka nekin olivat analyyttisen perinteen tuote.

Toisinajattelijoitakin analyyttiselle perinteelle on ollut: esimerkiksi  Gary Klein (1993) kuvasi päätöksentekoa luonnollisissa ympäristöissä ja totesi sen eroavan huomattavasti analyyttisestä ideaalista. Esimerkiksi palomiehet eivät tee vertailua vaihtoehtojen välillä, vaan tunnistavat suoraan tilanteen perusteella sopivan toimintamallin.

Havaintopsykologian puolella James J. Gibson (1979) oli sitä mieltä, että näemme kolmiulotteisen näkymän suoraan. Toisin sanoen tilan tuntu ei synny siten, että päättelemme tiedostamattamme erilaisista vihjeistä esineiden sijainnin kolmiulotteisessa tilassa, vaan ne ovat paikoillaan jo havainnossamme. Gibson ei itse asiassa ollut ensimmäinen, joka esitti tällaisia näkemyksiä suorasta havaitsemisesta.

Ranskalainen filosofi Maurice Merleau-Ponty (1962), joka oli perehtynyt saksalaisen Gestalt-psykologian perinteeseen ja silloin uuteen tieteenalaan, neuropsykologiaan, esitti vastaavan tyyppisiä ajatuksia suorasta havaitsemisesta jo vuonna 1945. Merleau-Pontyn mukaan havaintomme eivät koostu osien yhdistelystä, vaan havaintomme ovat ensi sijassa kokonaisuuksia ja yksityiskohtien analysointi tapahtuu vasta tämän jälkeen. Analyysi on ajattelun, siis lähinnä omien ennakkoluulojemme ohjaamaa, eikä kerro itse havaintokokemuksen synnystä mitään.

Kannattaa huomioida, että Merleau-Ponty ei edustanut analyyttisen filosofian perinnettä, vaan akateemiselle psykologialle vieraampaa ns. mannermaisen filosofian fenomenologista suuntausta, joka korosti reflektoimattoman kokemisen ensisijaisuutta ajattelun sijaan.

Fenomenologisen ja analyyttisen perinteen suhde ajattelemiseen ja kokemiseen on jokseenkin päinvastainen: siinä missä analyyttinen perinne pitää subjektiivista kokemusta loogista ajattelua häiritsevänä tekijänä, fenomenologian mukaan ajattelumme ennakkokäsitykset vaikeuttavat pääsyä kokemuksiin sellaisena kuin ne ilmenevät reflektoimattomana. Mielenkiintoista kyllä myös kokeellisen psykologian piiristä on noussut näkemyksiä, joiden mukaan ajattelu voi vieraannuttaa ihmisen omista kokemuksistaan (Schooler & Schreiber, 2004).

Gibsonin ajatus siitä, että näemme visuaalisen näkymään suoraan, ilman välivaiheita jotka analysoivat näkymän ja kokoavat yksityiskohdista havaitun näkymän, tuntuu erikoiselta, jos on tottunut ajatukseen tietokoneen kaltaisesta, loogisesti toimivasta mielestä. Viimeaikainen neurotiede on kuitenkin avannut keinoja ymmärtää mekanismeja, joilla tällainen suora havaitseminen olisi mahdollista.

Ensiksikin, näköjärjestelmä ei välittömästi luo yksityiskohtaista kuvaa näkymästä, vaan havainto alkaa ydinkohdat sisältävästä rautalankamallista ja yksityiskohtien tarkastelu tapahtuu tämän mallin puitteissa tarkkaavaisuutta kohdistamalla (Crick & Koch, 2003; Hochstein & Ahissar, 2002). Analyyttinen havainto, kuten Merleau-Ponty väitti, todellakin seuraa vasta kokonaishahmon havaitsemisen jälkeen, ja havainto on lähtökohtaisesti hypoteesi, jota tarkennetaan yksityiskohtien tarkastelulla. Aivoissa tämä tarkoittaa monimutkaista, vuorovaikuttavaa tiedonvaihtoa eri aivoalueiden välillä, ei loogisiä päättelysääntöjä.

Suora havaitsemisen fenomenologia, jota sekä Gibson että Merleau-Ponty kuvailevat, ja Kleinin kuvaama tunnistamiseen perustuva päätöksenteko voi myös liittyä aivojen ennakoivaan tapaan toimia (Clark, 2013). Kun avaan silmät, minulla on yleensä edessäni sama näkymä kuin laittaessani ne kiinni. Aivojeni ei tarvitse joka hetki rakentaa näkymää tyhjästä, lähtien pienimmistä visuaalisista yksityiskohdista, vaan se voi ennakoida suurimman osan näkymän ydinkohdista, toimia niiden varassa ja hakea tietoa yksityiskohdista silloin kun se on tarpeen.

Aivot pystyvät mukautumaan kameleonttimaisesti ympäristöönsä niin hyvin, etteivät samanlaisena toistuvat ilmiöt edes aiheuta aivoissa mitattavaa vastetta – mikä puolestaan selittää hyvin sen, miksi alamme helposti pitää asioita niin itsestään selvinä, ettemme edes huomaa niitä.

Ihmisen toimintaa olisi vaikea ymmärtää ilman tällaista kykyä ennakoida tulevaa; miten esimerkiksi osuisimme palloon pallopeleissä, jos havaintomme pitäisi aina rakentaa yksityiskohdista alkaen, jonka jälkeen olisi valittava sopiva motorinen reaktio havaintoon? Hermosignaalit ovat esimerkiksi tietokoneeseen verrattuna toivottaman hitaita.

Toinen fenomenologiasta nouseva idea, jota Merleau-Ponty painottaa, on se, että myös jako mieleen ja ruumiiseen, tai vastaavasti subjektiiviseen ja objektiiviseen, on sekin ajattelumme luoma ennakko-oletus, ei asioiden todellinen tila. Kokemuksemme ovat pohjimmiltaan ruumiillisia, eikä ajattelumme elä siitä irrallaan. Tämän tekstin alussa käsitelty tilanne, jossa rationaaliseen päätöksentekoon sotkeutuu irrationaalisia tekijöitä, juontaa nimenomaisesti ajatuksesta, että on olemassa objektiivisesti paras vaihtoehto, johon on mahdollista päästä rationaalisella ajattelulla – formaalilla logiikalla –  mutta jonka subjektiiviset vaikuttimet, kuten tunteet, estävät.

Tällekään analyyttistä ajattelua ja logiikkaa korostavalle teorialle ei löydy tukea: Antonio Damasio (1994) esimerkiksi kuvaa potilasta, joka menetti aivovamman seurauksena kykynsä kokea tunteita, mutta säilytti muuten normaalit älyllisen kykynsä. Mielenkiintoista kyllä aivovamman seurauksena ei syntynyt ylivertaisen rationaalista päätöksentekijää, jota irrationaaliset emootiot eivät häiritse, vaan ihminen, jolle päätösten tekeminen oli lähes mahdotonta. Näyttäisi siltä, ettei ajattelu ole rationaalinen herra talossa ja tunteet irrationaalinen renki, vaan läheisesti tunteisiin linkittyvät keholliset prosessit lopulta vastaavat mieltymysten synnystä ja ajattelu on ainoastaan päätöksentekoa tukevaa toimintaa.

Juuri mikään päätöksistämme ei tapahdu tyhjiössä, vaan hyödynnämme päätöksenteossa usein tiedostamattamme kaikkea kokemusta, jota olemme elämämme aikana ehtineet saada. Tiedostamatonta ei pidä ymmärtää tässä freudilaisena alitajuntana, joka elää omaa elämäänsä ja ohjailee ihmisiä heidän tietämättään; pikemminkin kyse on siitä, ettemme yleensä ole tietoisia siitä, että oma perspektiivimme on yksi monista mahdollisista ja että maailmaa voisi käsitteellistää ja luokitella lukemattomin eri tavoin.

Havaintomme ja käsityksemme asioista myös perustuvat ennakointiin, joka on tiedostamatonta: jos havainnollemme on useita mahdollisia selityksiä, valitsemme automaattisesti todennäköisimmän. Todennäköisyyden arviointi vaatii tietoa ilmiöiden yleisyydestä, joka puolestaan perustuu kokemuksiimme; ei objektiiviseen tietoon, johon meillä ei yleensä ole pääsyä. Se, että tunteet tai tiedostamattomat ennakko-oletukset vaikuttavat päätöksiimme ja havaintoihimme, ei siis itsessään ole irrationaalista. Rationaalinen toiminta sen sijaan olisi mahdotonta ilman että toisimme päätöksiimme mukaan omia aikaisempia kokemuksiamme.

Ongelma ei siis ole niinkään tiedostamattomissa ennakko-oletuksissa tai siinä, miten teemme johtopäätöksiä saamastamme tiedosta, vaan siinä, kuinka vinoutunut se otos maailmasta on, johon suhteutamme saamamme tiedot päätöksentekotilanteessa. Looginen ja analyyttinen lähestyminen itsessään on harvoin ratkaisu inhimillisiin ongelmiin, mutta se voi olla avuksi silloin, kun ihminen on tietoinen omien kokemustensa rajoituksista.

Tuomas Leisti
Tutkijatohtori
Psykologian ja logopedian osasto

Lähteet:

Bagassi, M., & Macchi, L. (2016). The interpretative function and the emergence of unconscious analytic thought. In L. Macchi, M. Bagassi, & R. Viale (Eds.), Cognitive unconscious and human rationality (pp. 43–76). Cambridge, MA, USA: MIT Press.

Clark, A. (2013). Whatever next? Predictive brains, situated agents, and the future of cognitive science. Behavioral and Brain Sciences, 36, 181–253. https://doi.org/10.1017/S0140525X12000477

Crick, F., & Koch, C. (2003). A framework for consciousness. Nature Neuroscience, 6, 119–126. https://doi.org/10.1038/nn0203-119

Damasio, A. (1994). Descartes’ error: Emotion, reason, and the human brain. New York, USA: Putnam Publishing.

Gibson, J. J. (1979). The ecological approach to visual perception. Boston: Houghton Mifflin.

Hochstein, S., & Ahissar, M. (2002). View from the top: Hierarchies and reverse hierarchies in the visual system. Neuron, 36, 791–804.

Kahneman, D. (2003). A perspective on judgment and choice: mapping bounded rationality. The American Psychologist, 58(9), 697–720. https://doi.org/10.1037/0003-066X.58.9.697

Klein, G. A. (1993). A recognition primed decision ( RPD ) model of rapid decision making. In G. A. Klein, J. Orasanu, R. Calderwood, & C. E. Zsambok (Eds.), Decision making in action: Models and methods (pp. 138–147). Norwood, NJ: Ablex.

Marr, D. (1982). Vision: A computational investigation into the human representation and processing of visual information. Cambridge, MA, USA: MIT Press.

McClelland, J. L., Rumelhart, D. E. (1986). Parallel distributed processing. Explorations in the Microstructure of Cognition. Cambridge, MA, USA: MIT Press.

Merleau-Ponty, M. (1962). Phenomenology of perception. London, UK: Routledge & Kegan Paul.

Payne, J. W., Bettman, J. R., & Johnson, E. J. (1988). Adaptive strategy selection in decision making. Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition, 14, 534–552.

Schooler, J. W., & Schreiber, C. A. (2004). Experience, meta-consciousness, and the paradox of introspection. Journal of Consciousness Studies, 11, 17–39.

Simon, H. A. (1979). Information processing models of cognition. Annual Review of Psychology, 30, 363–396.

Motivaation moninaisuuden kirjo

Viimeisen kuukauden aikana aurinko on kömpinyt aamu aamulta varhaisemmin valaisemaan pihamaan maisemaa. Päivän lehteä laatikosta noutaessa lintujen aiempi vieno sirkutus on muuttunut kiihkeäksi kilpalaulannaksi, joka herättää uniset aivot uuteen päivään melkeinpä tehokkaammin kuin iso mukillinen mustaa kahvia.

Säteiden kirkkaudessa mieleen hiipii pyytämättä alkavan työpäivän ohjelma.  Kuinka paljon motivaatiota tänään tulisi kaivaa edessä olevien tehtävien suorittamiseen? Saako sen kumpuamaan silkasta sisäisestä palosta tieteen tekemiseen, uuden löytämiseen ja hypoteesien todistamiseen, vai pitääkö tekemisen ilo hakea tutkijayhteisön palvelemisesta tai opetukseen liittyvistä kiemuroista?

Synnynnäisten munuaisvikojen geneettisten, molekulaaristen ja solutason syiden ymmärtäminen on monimutkaisuudessaan kiehtovaa ja innostavaa. Se auttaa selvittämään, minkä takia Maija ja Matti Meikäläisen vastasyntyneellä pojalla on vain yksi munuainen ja samanaikaisesti selkeitä muutoksia sukuelimissä. Näin muutaman vuoden päästä voidaan Virtasen perheen tyttösikiölle tehdä jo raskausaikana diagnostinen tutkimus, josta selviää, johtuuko hänen toisen munuaisen puuttumisensa saman perinnöllisen geenivirheen aiheuttamasta kehityshäiriöstä vai pelkästä sattuman aiheuttamasta valitettavasta virheestä perintöaineksen monistumisen aikana.

Palveluyksikön vetämisessä motivaation tuo kollegoiden auttaminen heidän omissa, intohimon kohteena olevissa tutkimuskysymyksissään. Vaikka se on jo sinällään kivaa (ainakin silloin, jos pääsee osalliseksi harvoista onnistumisen hetkistä), hallinnollisten velvollisuuksien myötä työn kuormittavuutta kuvitteellisesti mittaava vaakakuppi kallistuu näiden tehtävien parissa usein pakkasen puolelle.

Paitsi silloin, kun palveluyksikön työn onnistuu kietomaan henkilökohtaisten tutkimusintressien työkaluksi. Tämä voi parhaimmillaan johtaa oman alan pieniin edistysaskeliin (esim. Mouse models of congenital kidney anomalies). Kun hiirimallien avulla saatua geenivirhetietoa yhdistetään menestyksekkäästi ihmisillä raportoituihin synnynnäisiin munuaishäiriöihin, voi tämä hienoimmillaan edistää diagnostiikan nopeaakin kehitystä. Puhumattakaan siitä tutkimisen riemusta, kun potilailta löytyneiden geneettisten virheiden identtisiä kopioita päästään mallintamaan hiiressä, missä tautiin johtavien patomekanististen tapahtumien ymmärtäminen kiteytyy. Se vain yksinkertaisesti on kiehtovaa!

Helsingin yliopiston muuntogeenisiä eläinmalleja tekevän GM-yksikön viimeisimpiä aluevaltauksia tutkimuksen saralla on suomalaisen tautiperimän mallintaminen hiiressä kansallisen FinnDisMice-projektin muodossa. Yhdessä oululaisten (Reetta Hinttala) ja turkulaisten kollegoiden (Petra Sipilä) johtamien ryhmien kanssa tuotamme CRISPR/Cas9-geenisaksimenetelmän avulla Suomeen rikastuneista harvinaistaudeista yhdeksän hiirimallia. Mallinnettavaan tautikirjoon päätyivät sikiö- ja lapsuusaikaiset motoneuronitauti hydroletalus, LCCS1 ja pitkäketjuisten rasvahappojen aineenvaihduntahäiriö LCHAD, lapsuusiässä epilepsiaa aiheuttavat EPMR, PEHO ja Sallan tauti sekä aikuisiässä puhkeavat CHH, FAF ja SMAJ. Tärkeimpinä kriteereinä tautivalinnoille oli niiden kliininen relevanssi eli potilaiden määrä sairaanhoitopiireittäin ja se, ettei niihin ole olemassa oirekirjon toistavaa eläinmallia.

FinnDisMic-projektin tavoitteena ei ole pelkästään edesauttaa maailmanlaajuisesti ainutlaatuisen suomalaisen tautiperinnön tutkimusta, vaan yhdessä näistä sairauksista pitkään kiinnostuneiden kollegoiden kanssa tuottaa kriittistä puuttuvaa tietoa tautien taustalla olevista mekanismeista, jolloin mahdollisuudet vaikuttaa potilaiden elämänlaatuun lääkekehityksen saralla paranevat. Tästä aiempana erinomaisena esimerkkinä meille toimii aspartylglucosaminuriaa (AGU) sairastavilla potilailla aloitettu lääketutkimus, jossa selvitetään cystadanen tehoa ja turvallisuutta tämän vaikeaan kehitysvammaisuuteen johtavan taudin hoidossa.

On tärkeää muistaa, että suomalaisen tautiperinnön sairauksia ja niiden eri muotoja esiintyy vaihtelevia määriä myös muualla maailmassa. Vielä keskeisempää on ymmärtää se, että harvinaisten sairauksien tai munuaisen kehityshäiriöiden mekanismien valottaminen edesauttaa myös yleisempien tautien, kuten vaikkapa epilepsian, ALS:n ja kystisen munuaistaudin, patomekanismien selvitystä.

Uskommekin vakaasti, että tällä post-knockout-hiirimallien aikakaudella, jolla jokainen hiiren geeni on jo inaktivoitu kansainvälisten konsortioiden toimesta, potilaiden munuaishäiriöitä aiheuttavien mutaatioiden mallintaminen hiiressä yhdessä FinnDisMice-projektin kanssa tulee viitoittamaan tietä sille, miten yleisempien sairauksien eläinmallintaminen tulisi tulevaisuudessa toteuttaa.

Kesä kiiruhtaa päivä päivältä lähemmäksi. Vielä jonkin aikaa töihin polkiessa saa nauttia mustarastaan taidokkaan laulun sekoittumisesta kuulokkeista kaikuvaan Aamulypsyyn. Sitten se vaihtuukin jo satakielen mestarilliseen liverrykseen. Toivottavasti ennen tämän monitaiturisen laulajan vaihtumista kauden seuraaviin visertäjiin koronan aiheuttamat rajoitukset ovat lieventyneet ja meillä ensimmäiset LCCS1-taudin kantaeläimet analysoitavana.

Satu Kuure
Tutkimusryhmän johtaja, dosentti, Helsingin yliopisto

Kiirastorstaista vappuaattoon: poikkeuksellisia aikoja

Kiirastorstaina (9.4.2020) tuli Unifin linjaus yliopistojen perinteisten, yliopistojen tiloissa järjestettävien valintakokeiden perumisesta. Sen jälkeen eri koulutusohjelmien valtakunnalliset valintatoimikunnat, eri lääketieteellisten tiedekuntien dekaanit ja tietenkin myös lääkiksen sisällä johtoryhmä, OPA opintoasianpäällikön johdolla ja koulutusohjelmien johtoryhmät alkoivat etsiä ratkaisuja.

Aikaa oli vain vähän, vain hieman yli kaksi viikkoa, löytää oikeat ratkaisut, tehdä niistä päätökset ja tiedottaa hakijoille. Tehtävä ei ollut helppo, mutta pakko on hyvä motivaattori.

Pelkästään Helsingin lääketieteellisen tiedekuntaan on lähes 10 000 hakijaa, joista vain hieman alle 300 tultaisiin hyväksymään uusiksi opiskelijoiksi. Oli siis löydettävä keinot, jolla tämä saataisiin ratkaistua meillä Helsingissä hammaslääketieteen, lääketieteen, psykologiaan ja logopedian koulutusten osalta. Samalla tuli varmistaa valtakunnallinen yhteistyö, joka useimmissa koulutusohjelmissa pohjautuu yhteisvalintaan.

Helsingin lääkiksen tiedekuntaneuvosto teki päätökset 28.4. ja seuraavana päivänä muiden yliopistojen vastaavat toimielimet tekivät vastaavat päätökset.

Tämä on esimerkki koronaviruksen aiheuttaman poikkeustilanteen aiheuttamista haasteista ja erikoisjärjestelystä, jossa poikkeuksellisen vaikeassa tilanteessa ja äärimmäisen lyhyessä ajassa tiedekunnan eri toimijat sekä yhdessä että kansallisten yhteistyöelinten avulla, löysivät käyttökelpoisen lopputulokseen varmistaakseen syksyn 2020 opiskelijaa valintojen onnistumisen.

Risto Renkonen, dekaani, Helsingin yliopiston lääketieteellinen tiedekunta

Tiina Paunio, opetusvaradekaani, Helsingin yliopiston lääketieteellinen tiedekunta

Tiedot opiskelijavalinnoista ja hakukohdekohtaisista valintaperustemuutoksista löytyvät Helsingin yliopiston Opiskelijavalinnat koronavirustilanteessa -sivulta

Luonto toistaa itseään

Euroopassakin ihmiset sairastuvat nyt laajalti vakavaan tautiin. Samankaltaista tautia on havaittu ennenkin, mutta tässä on jotain uutta. Se on kotoisin kaukaa idästä, taudinaiheuttaja on siirtynyt ihmiseen jostain eläimestä jossain päin Aasiaa. Sitten tautiin alettiin sairastua myös Lähi-Idässä, ja suhteellisen pian tämän jälkeen se saapui Eurooppaan. Maihinnousu tapahtui Pohjois-Italiassa, ja maaliskuusta lähtien tautiin on alkanut kuolla merkittävä määrä ihmisiä. Leviäminen jatkuu, ihmiset eristäytyvät. Talousvaikutukset tulevat olemaan merkittäviä, juuri kun oli toivuttu pienehköstä romahduksesta n. 10 vuotta aiemmin. Epäillään, että ilmaston viimeaikaisilla muutoksilla on osuutta taudin yleistymiseen.

On huhtikuu Herran vuonna 1347. Taudinaiheuttaja on Yersinia pestis ja tautia tullaan kutsumaan Mustaksi Surmaksi. On parempi pysyä eristyksissä 40 päivää, Venetsian nykymurteella quarantena giorno.

Kuulostaako jotenkin tutulta? Pandemioista toistaiseksi vakavin, Musta Surma, riehui 1347-1351 (ajoittain aina vuoteen 1720 saakka). Se tappoi joidenkin arvioiden mukaan jopa 60% Euroopan asukkaista ja muutti maailmaa perinpohjaisesti. Musta Surma oli monella tapaa erilainen ja tappajana eri kaliiperin kulkutauti kuin covid-19, mutta pandemioissa on myös hämmentävää samankaltaisuutta. Yhtäläisyyksiä on erityisesti näiden kahden pandemian syntymekanismeissa ja leviämisreiteissä, mutta myös ihmisten ja ihmisyhteisöjen reaktioissa niihin: ihmiset eristäytyvät, huhut, salaliittoteoriat ja valeuutiset leviävät, ksenofobia yltyy. Ja todellakin, Boccaccion Decameronessa kerrotaan, että rutto levisi Italiassa maaliskuusta alkaen – eikä virittynyt mieli voi olla myöskään huomaamatta, että Decameronen maaseudulle eristäytynyt seurue oli kymmenhenkinen, juuri sen kokoinen kuin Suomen hallituksen koronaviruslinjaus tällä hetkellä sallii.

Minusta on kiehtovaa miten historia ainakin näyttää toistavan itseään. Itse asiassa: on jälleen kerran kiehtovaa huomata, että ihmisyhteisöihin vaikuttaa tekijöitä, jotka ovat säilyneet samankaltaisina vuosisadoista ja vuosituhansista toisiin (tai vuosimiljooniin, kts. edellinen Suvi Viranta-Kovasen blogiteksti). Tämähän ei ole luonnossa mikään ihme, esimerkiksi ankeriaat ovat vaeltaneet Sargassomerelle kutemaan nelisenkymmentä miljoona vuotta. Tämä kuitenkin ällistyttää meitä, jotka luotamme lajimme erikoislaatuisuuteen ja ajattelemme, että nyt eletään niin modernia aikaa, että pystymme kontrolloimaan kohtaloamme. Ihmiset varmaan ajatelleet näin jo antiikin aikana.

Mustan Surman ja covid-19:n alkulähteet ovat samankaltaisia ja samalla suunnalla. Yersinia ja koronavirus ovat zooantroponooseja eli peräisin eläimistä. Tämä ei ole kuitenkaan mikään erikoinen yhteys, ennemminkin todennäköistä, koska reilu 60% ihmisen infektiotaudeista on ainakin alun perin siirtynyt eläimistä ihmisiin. Väittäisin, että tämä zoonoosien yleisyys rajoittaa ihmisen määräysvaltaa itseensä, ihan kuin luonto pitäisi kiinni neoliittisessa revoluutiossa irtiottoa yrittäneestä lajista. Zoonoosit linkittävät meidät ympäröivään luontoon monimutkaisesti ja tukevasti koska tautiriskiin yhdistyy monien erilaisten lajien populaatiodynamiikka (usein mikrobeja, niveljalkaisia ja selkärankaisia). Tämä kytkös tarkoittaa, että pienilläkin ympäristömuutoksilla voi olla meille isot seuraukset, oli ne sitten ihmisten tekosia tai ei. Esimerkiksi Yersinia-riskimme riippuu sekä jyrsijöiden ja että niiden kirppujen populaatiokoosta ja näihin puolestaan vaikuttavat mm. lämpötila ja sadanta. Erään tutkimuksen (Stenseth et al. 2006) mukaan yhden asteen lämpötilan nousu lisää 50 prosentilla Yersinian yleisyyttä isohyppymyyrissä (Rhombomys opimus, tuttavallisemmin gerbiili).

Mustan Surman alkulähteitä on selvitelty pitkään, ja – kuten koronaviruksenkin kohdalla – populaatiogenetiikalla on tässä tärkeä rooli. Yersinian ja monien muiden taudinaiheuttajien kohdalla myös muinais-DNA –tekniikat ovat viime aikoina olleet käytössä (tätä nk. arkeovirologiaa tutkitaan aktiivisesti myös meidän tiedekunnassamme, kts. esim. Duggan et al. 2016 ja Toppinen et al. 2015). On selvää, että Euroopasta katsoen Musta Surma on tullut idästä, ja sen viimeinen etappi Krimiltä Kaffasta Genovaan tunnetaan hyvin. Vuonna 2010 julkaistu Yersinian perimän fylogeografinen analyysi ehdotti syntysijoiksi Kiinaa (Morelli et al. 2010). Se on mahdollista: Hubein provinssissa on vuonna 1334 riehunut tauti, joka tappoi 5 miljoona ihmistä, 90% provinssin asukkaista. Siis sen provinssin, jonka pääkaupunki sijaitsee Jangtse- ja Han-jokien haarassa ja tunnetaan nimellä Wuhan! (Tässä yhteydessä on todettava, että Kiinassa on myös maakunta nimeltä Hebei, ja tämän blogin taustatyö osoitti, että nämä kaksi menevät usein iloisesti sekaisin länsimaisilta).

Merkittävää on, että Musta Surma ja covid-19 eivät ole ainoita Aasiasta maailmalle ponnistaneita pandemioita: myös esim. SARS ja influenssakannat H2N2 (”aasialainen”, 1957-1958), H3N2 (”hongkongilainen”, 1968-1969) ovat lähteneet ihmiskiertueelle Aasiassa. Syitä tälle ovat varmastikin alueen ilmasto, väestöntiheys ja ruokakulttuuri, jossa biodiversiteettiä ei väheksytä (kts. Riku Rantalan kolumni HS:ssa 7.3.2020). Varmistusta Mustan Surman lähtöpisteelle ei ole kuitenkaan saatu. Loppuvuodesta 2019 julkaistiin 34 Yersinia-genomin sekvenssit, jotka oli analysoitu Mustan Surman aikaisista ihmisjäänteistä (Spyrou et al. 2019). Taudin tulo idästä ja erittäin nopea leviäminen halki Euroopan näkyi patogeenin geenipoolissa, mutta alkukotia ei tälläkään datalla pystytty tarkasti paikallistamaan. Koronapandemian alkulähteeksi tiedettiin tori Wuhanissa, jossa tauti oli siirtynyt lepakoista tai muurahaiskävystä ihmiseen. Luultiin, että tiedettiin, mutta nyt ehkä aletaan tietää, että luultiin: tätä kirjoitettaessa Cambridgen yliopiston vetämä projekti on julkaissut alustavia tuloksia 1000 koronavirusgenomin populaatiogeneettisestä analyysistä. Viruksen RNA-linjojen jakautuminen viittaa siihen, että alkupisteeksi tulkittu tammikuun tautiaalto Wuhanissa olikin paikallinen epidemia ja pöpön maailmanvalloitus alkoikin jo syyskuussa 2019 lähes tuhannen kilometrin päästä Guangdongista. Lopullisia tuloksia odotellaan. Populaatiogenetiikan perusteella on kutenkin pystytty varmistumaan koronaviruksen luonnollisesta alkuperästä. Salaliittoteorioita ihmisen värkkäämästä bioaseesta tämä tuskin tukahduttaa, mutta tietoa on saatavilla niille, jotka sitä haluavat kuunnella.

Zoonoosien alkupistettä kiehtovampaa on mielestäni kuitenkin tutkailla niiden leviämisreittejä. Niiden taustalla nimittäin näyttää kummittelevan ikiaikaiset kauppa- ja kulkureitit maalla ja merellä. Edelleen, vaikka rahalla saa ja suihkukoneella pääsee. Erityisesti esiin nousee Silkkitie.

Silkkitie muotoutui merkittäväksi kauppa- ja yhteysreitiksi Kiinan ja Rooman – idän ja lännen -välille jo reilusti ennen ajanlaskun alkua, huippuaika oli Tang-dynastian alkuaikoina 600-luvulla ja reittiä käytettiin 1700-luvulle saakka. Oikeasti pitäisi puhua monikossa ”Silkkiteistä”, kyse oli pikemminkin kokoelmasta suurin piirtein samaan suuntaan kulkevia reittejä. Pääreitti kulki Tiibetin ylängön pohjoispuolitse Samarkandiin, siitä Iraniin ja lopulta Syyriassa haarautuen pohjoiseen kohti Konstantinopolia ja Roomaa ja etelään kohti Aleksandriaa. Silkkitietä pitkin liikkuivat ihmisten ja tavaroiden lisäksi myös armeijat, keksinnöt, kulttuuri – ja taudinaiheuttajat. Jälkimmäisestä on saatu todisteita mm. populaatiogeneettisistä analyyseistä, esim. pernarutto- ja leprabakteerien perimät osoittavat geenivirran Silkkitietä pitkin. Eikä kyse ole pelkästään mikrobeista: ajanlaskun alun tienoilla Silkkitienvarren taukopaikalle (huoltoasemalle?) Luoteis-Kiinaan jätetyistä ”henkilökohtaisista hygieniatikuista” – siis ulostenäytteistä – on löytynyt paljon sisäloisten munia (Yeh et al. 2016). Lajikirjoa on ollut: heisimatoja (Taenia), suolinkaisia (Ascaris) ja piiskamatoja (Trichuris). Yksi munista tunnistettu laji kuitenkin kiinnitti tutkijoiden huomion, maksamato Clonorchis sinensis. Tämä etanoita ja kaloja väli-isäntänään käyttävä loinen elää soisilla alueilla, parin tuhannen kilometrin päässä hygieniatikkujen karulta löytöseudulta ja oli kaiken todennäköisyyden mukaan päätynyt pohjoiseen kauppamatkustajan mukana. Kuinkahan pitkälle länteen loisia on sitten päätynytkään, ennen kuin mieleen tulee Arthur Miller?

Myös Musta Surma päätyi Eurooppaan Silkkitietä pitkin ja – huisaa, eikö? – myös koronaviruksen reitti ainakin näyttäisi seurailevan sitä. Koronaviruksen kohdalla Kiinan sairaustapausten jälkeen alettiin puhua taudin leviämisestä Iranissa (HS:n uutinen 13.3.2020). Sitten koronauutisia alkoikin dominoida Pohjois-Italia. Toki tässä Silkkitietä seurailevassa Kiina – Lähi-Itä – Italia –järjestyksessä voi olla kyse sattumasta ja toisiinsa liittymättömistä prosesseista, mutta kokonaisuuden yhdennäköisyys on huomattava. Silkkitietähän ei ole kuopattu, päinvastoin, se on nyt tapetilla ja aktiivisemmassa käytössä kuin satoihin vuosiin. Taustalla on tietysti Kiinan vaurastuminen viime vuosikymmeninä ja sen vuonna 2013 lanseeraama ”Uusi Silkkitie”. Kamelikaravaanien sijaan Silkkitietä suhaavat nyt junat, mutta reitti on pitkälti sama kuin keskiajalla (YLEn reportaasi 20.3.2017). Ja, kuten keskiajalla, reitillä kulkee tänään tavaroita, ihmisiä ja taudinaiheuttajia.

Silkkitien itä-länsi –reitti ei kuitenkaan taida olla ihan pelkästään joidenkin hallitsijoiden älynväläys vaan pohjalla on isompia tekijöitä kuten ympäristö- ja biomaantiede. Näitä Jared Diamond käsitteli kuuluisassa, Pulitzer-palkitussa kirjassaan Tykit, taudit ja teräs. Yksi Diamondin perusajatuksista on se, että eurooppalaisten ja euraasialaisten kulttuurien menestys on tavallaan maantieteen tuottama sivutuote. Ihmisen, etenkin maanviljelystä harjoittavan ihmisen hyötykasveineen ja -eläimineen, on helpompi siirtyä leveyspiiriä kuin pituuspiiriä pitkin, koska mm. päivän ja kasvukauden pituus säilyvät samankaltaisina. Viljelykasvien, kotieläinten – ja taudinaiheuttajien – elinolot eivät siis muutu niin radikaalisti kuin liikuttaessa pohjoisesta etelään tai päinvastoin. Euraasia on ainoa manner, joka on sijoittunut enemmän itä-länsi-, kuin pohjois-etelä –akselille (Etelämannerta ei sattuneesta syystä nyt lasketa). Tätä akselia seurailee Silkkitie ja sillä on kulkenut enemmän elollista ja elotonta kuin minkään muun mantereen reitillä. Tässä valossa samankaltaisuudet taudinaiheuttajien reiteissä eri aikoina ei enää tunnukaan niin ällistyttävältä.

Yhtäläisyyksiä koronan ja Mustan Surman välillä löytyy synty- ja leviämismekanismien lisäksi myös siitä, miten ne ovat vaikuttaneet yhteiskuntaan. Ihmisten ja ihmisyhteisöjen eristäytyminen on molemmissa pandemioissa ollut melko samankaltaista (Turun yliopiston Suomen historian professorin Pekka Toropaisen havaintoja YLE:n artikkelissa). Myös korona-aikana epävarmuus on ollut suurta, huhuja levinnyt ja levitetty (kts. YLE:n uutinen 19.3.2020). Näin oli myös Mustan Surman aikaan. Jumalan vihan ja ”kolmen planeetan konjunktion tuottaman miasman” lisäksi syytä taudista sälytettiin voimakkaasti juutalaisille, ja Musta Surma aloittikin kiivaat pogromit Euroopassa. Ksenofobia on nostanut päätään myös koronapandemian aikana HS:n uutinen 7.2.2020 ja YLE:n uutinen 17.4.2020). Kertoo tietysti jotain ihmismielen säilymisestä samankaltaisena läpi vuosisatojen, mutta lienee aika selvää, etteivät keskiajan juutalaisvainot eikä tämän päivän rasismi ja ksenofobia kansanterveyttä paranna. Diamondin perusteella pitäisi enneminkin vihata maantiedettä (rasisimin sijaan ”geografismi”?).

Mielenkiintoista on kuitenkin nähdä, mitä koronapandemian jälkeen tapahtuu. Tässä kohdassa itse asiassa alkaa toivoa, että koronalla ja Musta Surmalla olisi todellisia yhteneväisyyksiä. Mustaa Surmaa on vaikutuksiltaan nimittäin verrattu Ranskan vallankumoukseen 1789: karmea ajanjakso, jonka jälkeen maailma oli tavalliselle ihmiselle, niille henkiinjääneille, hiukan parempi paikka. Mustan Surman seurauksena aatelisto havaittiin kuolevaisiksi (konkreettisestikin) ja putosi jalustalta. Yhteiskunnista tuli tasa-arvoisempia, maaorjuus poistui lähes kokonaan, työmiehen palkat nousivat ja maan hinta laski merkittävästi. Niin kuin kaikkien resurssien kohdalla taitaa olla, myös ”kansan” arvo tajuttiin vasta kun kansasta alkoi olla pulaa. Musta Surma puhalsi renessanssin henkiin ja sitten päädyttiinkin valistuksen aikakauteen ja tieteen arvostukseen. Tapahtuisiko tämänkin pandemian jälkeen jotain samansuuntaista? Maailma näyttää tällä hetkellä liukuvan juuri päinvastaiseen suuntaan (kts. vaikkapa Trump ja desinfiointiaine ja tilanne Unkarissa, HS mielipide 19.4.2020) – mutta voisiko edes elätellä toivoa?

 Jukka Palo

oikeusgenetiikan dosentti

HY/THL

Blogin innoittamana vielä pari lukuvinkkiä karanteenikevääseen:

Peter Frankopan: The Silk Roads: A new history of the world. Bloomsbury, UK 2015.

Peter Svensson: Ankeriaan testamentti. Tammi 2020.

 

Evoluutiosta, ekologiasta ja lääketieteen perustieteiden opetuksesta

Eräissä Afrikan mantereen yliopistoissa lääketieteellisen opetus alkaa kursseilla, jotka selvittävät ihmisen paikkaa osana luontoa ja ihmisen evoluutiota. Yhdysvalloissa taas on viime vuosina noussut lääketieteelliseen koulutukseen mukaan evolutionaarinen lääketiede (Alcock & Schwartz, 2011; Hidaka et al. 2015).

Evoluutiobiologia yhdistää lääketieteen taustalla olevat perustieteet, kuten fysiologian, anatomian, biokemian ja perinnöllisyystieteen. Se vastaa kysymykseen miksi.  Evoluutio auttaa ymmärtämään kokonaisuuksia. Viime viikon blogissa professori Anna Klippi kirjoitti puheen evoluutiosta. Alas laskeutunut kurkunpäämme on mahdollistanut puheentuoton mutta altistaa ruokaan tukehtumiselle. Selvä ristiriesa.

Lääketiede kamppailee evolutiivisten prosessien kanssa. Bakteerisukupolvet vaihtuvat nopeasti, ja suvuttomasti lisääntyvinä mutaatiot yleistyvät niillä nopeasti. Antibioottien aiheuttaman valintapaineen alla bakteerikannat voivat sopeutua nopeasti, käydä läpi evolutiivisen pullonkaulan ja aloittaa sopeutumislevittäytymisen.

Jokainen syöpä puolestaan on uusi evolutiivinen linja, joka on seurausta monisoluisen eliön solulinjan palaamisesta alkukantaiseen, yksisoluisen eliön tilaansa. Silloin se lisääntyy resurssien mukaan. Monisoluisen eliön solut taas erikoistuvat omiin tehtäviinsä, ja niiden jakaantuminen on säädeltyä.

Ihmislaji periytyy vaatimattomista hedelmänsyöjistä ja haaskansyöjistä. Näppärien käsiensä avulla se kehittyi vahvaksi saalistajaksi ja kilpailijaksi muille pedoille. Maatalouden myötä alkoi ympäristön muokkaaminen toden teolla, ja vauhti vain kiihtyi teollisen vallankumouksen jälkeen.

Ekologia on silti läsnä. Ympäröivän luonnon vaikutus ihmiskehoon jatkuu. Tämän osoittivat hyvin ekologi ja evoluutiobiologi Ilkka Hanski sekä allergialääkäri Tari Haahtela yhteisissä tutkimuksissaan, joissa löytyi yhteys ihmisen immuunipuolustuksen ja elinympäristön luonnonmonimuotoisuuden välillä (Hanski et al. 2012). Ympäristön yksimuotoisuus altistaa allergioille ja autoimmuunisairauksille. Kymmenien miljoonien vuosien mittaan kehittynyt puolustusjärjestelmä ei hetkessä sopeudu uuteen ääriolosuhteeseen.

Jos olisimme käyneet lepakon evoluutiohistorian läpi, tilanne voisi olla toinen. Luonnontieteellisen keskusmuseon tutkija ja ekofysiologi Thomas Lilley selitti Ylen haastattelussa, miksi epidemian aiheuttamat koronavirukset usein lähtevät juuri lepakoista.

Lepakoilla on vaimentunut puolustusjärjestelmä. Lepakot kehittyivät 60 miljoonaa vuotta sitten saalistamaan lentäviä hyönteisiä. Lentäminen on fyysisesti raskasta ja aiheuttaa jatkuvaa pientä kudostuhoa. Niiden puolustusjärjestelmä on kehittynyt olemaan vastaamatta tähän tulehduksella. Niinpä lepakko ei sairastu virustauteihin, vaan lepakon ja koronavirusten välillä vallitsee virusta hyödyntävä pöytävierassuhde. Virus on sopeutunut mm. lepakon korkeaan, jopa 42 asteen, lämpötilaan. Ihmiselle kuume on kehittynyt tappamaan patogeenejä, koronavirukseen se ei vaikuta.

Luonnossa lepakot pysyvät omissa oloissaan eivätkä tartuta muita lajeja. Riski syntyy, kun ne joutuvat epäluonnollisesti muiden lajien sekaan. Vaarana on mutatoitunut virus, joka onnekseen löytää eläimen, jonka se voi infektoida.

Vaikka COVID-19 aiheuttaa ihmisille suunnatonta inhimillistä kärsimystä etenkin kehitysmaissa, sukupuuttoon se ei meitä vie. SARS-CoV-2-viruksen reseptori nisäkässoluissa on varsin konservatiivinen. Ihmistä nyt infektoiva virus voi tarttua muihinkin lajeihin, ja COVID-19-taudin puhkeamista niissä tutkitaan kiivasti. Kaikilla vanhan maailman apinoilla SARS-CoV-2-viruksen käyttämän reseptorin rakenne on samankaltainen (Melin et al. 2020). Lähisuvullemme tauti voisi olla kohtalokas, sillä isot ihmisapinat ovat kaikki uhanalaisia tai äärimmäisen uhanalaisia (www.iucnredlist.org).

Takaisin evoluutiobiologiaan ja ekologiaan. Omassa oppiaineessani anatomiassa evoluutio on alati läsnä rakenteissa ja niiden toiminnoissa. Niin myös muissa perustieteissä. Lääkiksen aloittava opiskelija on käynyt vähintään lukion oppisuunnitelman mukaiset biologian kaksi pakollista kurssia; elämä ja evoluutio sekä ekologia ja ympäristö. Mietin riittääkö se, vai tarvitaanko tämän opin syventämiseen enemmän. Evolutiivisen lääketieteen ajatusmallista ja ekologian ymmärtämisestä voi olla hyötyä nykyisten haasteiden edessä.

Suvi Viranta-Kovanen, dosentti
Anatomian yliopistonlehtori

Kuva: Panu Kovanen. COVID-19-tauti saattaa puhjeta myös lähisukulaisissamme. Ebolaviruksen on arvioitu tappaneen jo lähes puolet läntisistä tasankomaagorilloista. 

Viitteitä:

Alcock, J., & Schwartz, M. D. (2011). A clinical perspective in evolutionary medicine: what we wish we had learned in medical school. Evolution: Education and Outreach, 4(4), 574.

Hanski, I., von Hertzen, L., Fyhrquist, N., Koskinen, K., Torppa, K., Laatikainen, T., … & Vartiainen, E. (2012). Environmental biodiversity, human microbiota, and allergy are interrelated. Proceedings of the National Academy of Sciences, 109(21), 8334-8339.

Hidaka, B. H., Asghar, A., Aktipis, C. A., Nesse, R. M., Wolpaw, T. M., Skursky, N. K., … & Schwartz, M. D. (2015). The status of evolutionary medicine education in North American medical schools. BMC medical education, 15(1), 38.

Melin, A. Mareike C. Janiak, Frank Marrone, Paramjit S. Arora, James P. Higham

Comparative ACE2 variation and primate COVID-19 risk. bioRxiv 2020.04.09.034967; doi: https://doi.org/10.1101/2020.04.09.034967