Biologi Tiina Raevaara tutkailee tieteen maailmaa kaunokirjailijan aivoin.

Ihmisen tauteja koiran geeneissä

Tiina Raevaara
Blogit Tarinoita tieteestä 5.3.2012 21:41

Turun Sanomissa oli lyhyt juttu Helsingin yliopistossa käynnissä olevasta koirien geenitutkimuksesta. Kyseisenlainen tutkimusasetelma on ollut tiedemaailmassa kuumaa kamaa vajaat kymmenen vuotta, eikä Helsinki ole lainkaan ainoa paikka maailmassa, missä koirien geenejä hyödynnetään ihmisten sairauksien tutkimisessa. Koiran genomin emäsjärjestys saatiin järjestykseen vuonna 2005.

Miten homma menee?

Koirien sairaudet eivät juuri eroa ihmisten sairauksista. Koirat kärsivät epilepsiasta, diabeteksesta, autoimmuunisairauksista, neurologisista ongelmista, kuuroudesta, astmasta, silmäsairauksista, ataksiasta, luusto- ja nivelongelmista, erilaisista syövistä ja lihasrappeumasairauksista – niin kuin mekin. Osa taudeista on periytyviä, tai ainakin yksilöiden välillä voi olla geneettisiä eroja, jotka aiheuttavat erilaisia sairastumisalttiuksia.

Huomattava osa lääketieteen ja biologian tutkimuksesta on keskittynyt etsimään eri sairauksille altistavia geenejä. Merkittävin tutkimuskohde on tietenkin ihminen itse, ja sairauksistamme tuhansille on löydetty geneettinen syy. Kun ymmärretään taudin synty, päästään myös entistä lähemmäksi toimivia parannus- ja hoitokeinoja.

Ihmisen tautigeenien etsimisessä suurimpia ongelmia ovat dna-näytteiden vähyys ja geneettisen vaihtelun suuri määrä ihmisten välillä. Tutkittavasta suvusta voi olla elossa vain muutama jäsen, vanhimmat sairastuneet ovat voineet jo kuolla eikä heidän tarkka taudinkuvansa ole selvillä. Tutkijoiden täytyy olla varma, kuoliko isoisän veli parikymppisenä varmasti tutkittavaan tautiin vai aivan johonkin muuhun. Suvut, jotka kärsivät vakavasta perinnöllisestä taudista, ovat ymmärrettävästi pieniä. Toisaalta perimämme on täynnä yksilöllistä vaihtelua, ja on vaikea löytää dna:sta juuri se merkittävä muutos.

Koirilla asiat ovat toisin.

Jokainen koirarotu on geneettisesti hyvin yhtenäinen, paljon yhtenäisempi kuin mikään ihmisryhmä. Yksittäiset rodut on aikoinaan saatettu jalostaa vain muutamasta kantayksilöstä. Koiran geneettiset ominaisuudet riippuvat siis paljolti sen rodusta. Koirien genomien yhdenmukaisuuden takia ”taustakohinaa”, tutkitun ominaisuuden kannalta merkityksetöntä muuntelua dna:n emäsjärjestyksessä, on vähemmän. Siksi merkitykselliset muunnokset erottuvat helpommin koiran kuin ihmisen perimästä.

Toisaalta koirilla on enemmän sukumateriaalia käytettävissä kuin ihmisellä. Koirasuvusta löytyy jäseniä enemmän kuin ihmissuvuista. Koiran sukupolvien väli on paljon lyhyempi kuin ihmisellä, ja sukulinjasta on kerrallaan elossa useampi sukupolvi kuin ihmisellä. Mitä useampi sairastunut sukupolvi on käytössä, sitä helpommaksi geenin etsiminen tulee. Koirilla on myös enemmän jälkeläisiä kuin ihmisellä.

Kuten eliömaailmassa ylipäätään, koiran ja ihmisen genomit ovat keskenään hyvin samankaltaiset. Koiran 19 300 geenistä lähes jokaiselle löytyy ihmisen perimästä selvä vastine eli homologi. Ihmisellä geenejä ajatellaan tällä hetkellä olevan noin 22 000. Kun koiran tautiin löytyy oikea geeni koiran genomista, samaa tautia sairastavista ihmissuvuista voidaan heti testata, onko sama geeni heidän tautinsa takana.Tällä menetelmällä on saatu kiinni jo useita tautigeenejä.

Koirien hyödyntäminen ei lopu oikean geenin löytymiseen. Sairaita koiria voidaan käyttää ihmissairauden eläinmallina, eli niistä voidaan tutkia taudin kulkua ja testata erilaisia hoitomuotoja. Samalla tulee hoidettua sairas koira itse.

Eläinmalleina ihmisen taudeille on perinteisesti käytetty paljon muun muassa hiiriä. Koira on niitä parempi malli: se vastaa kooltaan ja fysiologisilta ominaisuuksiltaan ihmistä paljon jyrsijöitä paremmin. Myös esimerkiksi kirurgisia hoitomuotoja on järkevämpää testata suurikokoisella koiralla kuin pienellä hiirellä.

Sairauksien puhkeamiseen vaikuttavat perinnöllisen alttiuden lisäksi ympäristötekijät. Ihmisen kokopäivätoimisena seuralaisena koira jakaa saman elinympäristön ihmisen kanssa. Se altistuu niin liikenteen päästöille, juomaveden radonille kuin passiiviselle tupakoinnillekin, ja siten samat ympäristötekijät pääsevät vaikuttamaan niin koiran kuin ihmisenkin terveyteen.

Suomalaiseen koirageenitutkimukseen voi tutustua täällä, ja projektiin voi osallistua koiransa kanssa saman sivuston neuvoilla. Tutkijoiden tavoitteena on rakentaa kattava geenipankki suomalaisista koirista. Vuodattakaa siis rekuistanne koeputkellinen verta lääketieteen hyväksi!

Tiina Raevaara

Kirjoittaja on filosofian tohtori ja kirjailija.

Keskustelu

Jotain hyötyä siis siitäkin, että koraharrastajat ovat jalostaneet sairaiksi käytännössä kaikki koirarodut.

Näin voi ajatella :-)

Sairausgeenien tunnistaminen auttaa toki myös puhdistamaan koirarodut perinnöllisistä taudeista.

Ei se valitettavasti auta. Sisäsisarsiitoksella ja geenitesteillä saadaan terveitä ja genomiltaan homogeenisia kantoja, mutta se edellyttää sukupolvien ajan tapahtuvaa tylyä karsintaa. Koirankasvattajista ei valitettavasti ole siihen, vaan he ainoastaan rikastavat sairauksia aiheuttavia geenejä.

Toinen ongelma, joka ei oikeastaan enä liity aiheeseen kuin epäsuorasti on, että koirilla ominaisuuksia korostetaan ”jalostamalla” aina niin pitkälle, että ominaisuus muuttuu sairaudeksi.

Sisäsiitosta ei pidä lisätä edes tautigeenien karsimisen takia, sillä sisäsiitoksen itsensä haitat alkavat monessa rodussa tunkeutua esiin jo nyt. Kun tautigeenit ja niiden kantajat tunnetaan, esimerkiksi resessiivisesti periytyvissä taudeissa geenien kantajat voidaan pitää jalostuksessa mukana eikä geneettisen vaihtelun määrää tarvitse entuudestaan vähentää.

Moni koirille tietoisesti haluttu ominaisuus on ihmisellä esiintyessään luokiteltu sairaudeksi. Niistä pitäisi koirillakin päästä eroon.

Sisäsiitoksesta ”itsessään” ei ole mitään haittaa, kunhan karsinta vain tehtään tehokkaasti. Esimerkiksi Alkolla oli ainakin aikoinaan kymmeniä sukupolvia sisäsiitety rottakanta, joka oli terve ja geneettisesti homogeeninen. Geneettinen monimuotoisuus siinä tietysti menetettiin, mutta laboratoriorottien ei tarvitsekkaan kyetä sopeutumaan muuttuviin olosuhteisiin.

Mutta koirien kohdalla en siis kannata sisäsiitosta, koska se ei käytännössä onnistu ja lopputuloksena saadaan esiin vain sisäsiitoksen negatiiviset vaikutukset. Kunhan sairaaksi jalostetun koirakantamme genomit on hyödynnetty ihmisen perinnöllisten sairauksien tutkimuksessa, niin rodut tulisi sekoittaa keskenään ja kieltää koirin ulkomuotoon liittyvä näyttelytoiminta.

On viitteitä siitä, että esimerkiksi immuunivasteen geeneissä silkka muuntelun väheneminen aiheuttaa ongelmia.

Viittaat ilmeisesti MHC-geeniperheeseen. Kun en ole alan asiantuntija, niin en oikein ymmärrä, miksi sisäsiitos aiheuttaisi juuri niiden kohdalla ongelmia?

Oikein en ymmärtänyt, kuinka MHC-geenit poikkeavat muista geeneistä niin, että ne aiheuttaisivat sisäsiitoksessa enemmän ongelmia, vaikka riskialleelit karsittaisi pois populaatiosta. Mutta ei se mitään. Asia ei ole olennainen varsinaisen aiheen kannalta.

Yhden lauseen kuitenkin poimin linkistäsi, koska tiedän että sen luettuaan yhdeksän kasvattajaa kymmenestä unohtaa kaiken muun.
”Yksilö joka kantaa riskigeeniä ei välttämättä sairastu. Tämä kannattaa muistaa jalostuvalintoja pohdittaessa.”

pakkohan tähän MHC-asiaankin on ottaa kantaa. MHC-proteiinit esittelevät hankitun immuniteetin soluille antigeeneja, joita vastaan hankitun immuniteetin solut alkavat reagoida. Kullakin MHC-proteiinilla, joita yksilö siis perii sekä äidin, että isän puolelta, ja joita ihmisellä on 18 erilaista (koirasta en tiedä), on erilainen kyky esitellä antigeeneja. Populaatiossa jokaisella yksilöllä on omanlaisensa MHC-proteiinit. Ne ovat siis kuin solujen sormenjäljet. Tällä tavoin populaatio on varustaunut kohtaamaan mahdollisimman suuren joukon erilaisia antigeeneja. Nyt siis jos populaatio onkin sisäsiittoinen, niin kaikilla jäsenillä on lähes samanlaiset MHC-proteiinit, jolloin populaation kaikki yksilöt ovat alttiita, sellaisille sairauksille, joita normaalipopulaatiossa usea/useimmat yksilöt pystyvät vastustamaan. Tämä asia on kloonauksen ongelma. Kaikki kloonatut yksilöt ovat MHC-proteiineiltaan identtisiä. vaikka kasveilla ei olekaan vastaavia MHC-proteiineja, niin silti sama ongelma koskee niitä. Kloonatut kasvit ovat siis paljon herkempiä erilaisille taudeille.

Erittäin mielenkiintoinen juttu. Meiltä kaksi käyttölinjaista ja tervettä saksanpaimenkoiraa lähtee tutkimukseen mukaan tämän jutun jälkeen. Kiitos vinkistä.

Meillä on koirat hankittu samasta kennelistä n. 30 vuoden ajan. Perheessämme on aina ollut käyttölinjaisia saksanpaimenkoiria. Itse olen ollut hyvin kiinnostunut niiden älykkyydestä ja sen kehittämisestä muun perheen keskittyessä enemmänkin fyysistä jaksamista vaativiin harrastuksiin. Luin jostakin, että nykyään olisi pystytty osoittamaan jonkinlainen vuorovaikutus opittujen asioiden siirtymisestä perimän osaksi – oliko huuhaata vai totta – en ole törmännyt asiaan uudelleen. En toki ole aktiivisesti etsinytkään.

Toinen erittäin mielenkiintoinen asia koiran oppimisprosessissa on mallioppiminen ja käytösmallin siirtyminen koirasta toiseen – niin hyvässä kuin pahassa. Joitakin esimerkkejä: Nuori uroksemme on oppinut korjaamaan lelut laatikkoon iltaisin. Sitä ei ole opetettu kuin perheen vanhemmalle nartulle. Täyden vesiämpärin tai kastelukannun kuljettaminen on meillä myös opittu mallista ja itsekseen omia aikojaan. Mukaan on tullut myös muutama vähemmän haluttu piirre, kuten oravan pesäpuun haukunta ja klapien hakeminen omaan käyttöön saunapuupinosta.

K

True match,

Epigenetiikka, eli yksilön kokemien asioiden vaikutuksen siirtyminen seuraaviin sukupolviin ei ole huuhaata, mutta minusta on kyllä liioittelua sanoa opitun asian periytyvän.
Epigeneettisessä periytymisessä DNA ei muutu, mutta geenien aktivoitumisessa jälkeläisissä tapahtuu muutoksia.