Tutkijat kertovat | 09/04/2019

Hengitysteiden mikrobisto saattaa altistaa astmalle

Bostonissa post doc -tutkijana työskentelevä LT Laura Toivonen selvittää, miten hengitysteiden mikrobiomi muuttuu varhaislapsuudessa – ja mitä vaikutuksia sillä voi olla terveyteen.

Lasten hengitystieinfektiot ovat toistuva riesa. Pienet lapset sairastavat tyypillisesti 5-6 hengitystieinfektiota vuodessa. Alahengitystieinfektiot ovat lasten tavallisin sairaalaan joutumisen syy.

Alttius sairastua hengitystieinfektioihin on yksilöllinen. Muun muassa päivähoito ja sisarusten määrä vaikuttavat. Nykyisin tiedetään, että taustalla vaikuttavat myös hengitysteiden mikrobit. Viimeisimpien tutkimusten mukaan ne muokkaavat hengitysteiden tulehdusvasteita ja voivat sitä kautta vaikuttaa hengitystieinfektioiden ja astman ilmaantuvuuteen.

Mikrobit muokkaavat hengitysteiden tulehdusvasteita.

LT Laura Toivonen selvittää lasten hengitysteiden mikrobiomin kehittymistä post doc –tutkijana Harvard Medical Schoolissa ja Massachusetts General Hospitalissa. Hän sai apurahan Säätiöiden post doc -poolin kautta ja työskentelee nyt toista vuotta Bostonissa.

”Astma on yleisin lapsuusiän krooninen sairaus, mutta sen ennaltaehkäisyyn ei ole tällä hetkellä keinoja. Tiedetään, että ensimmäiset ikävuodet ovat olennaisia keuhkojen kehityksen kannalta. Toisaalta tiedetään hengitysteiden mikrobiomilla olevan merkitystä, mutta sen kehittymisestä varhaislapsuudessa ja yhteydestä astmaan on hyvin vähän tietoa”, Toivonen kertoo.

Mikrobiomi ja metabolomi syyniin

Toivonen kollegoineen tutkii varhaislapsuuden hengitysteiden mikrobiomia ja metabolomia. Mikrobiomi tarkoittaa tietyn ympäristön, kuten hengitysteiden, mikrobien ja niiden sisältämien geenien eli perintötekijöiden kokonaisuutta. Metabolomi puolestaan tarkoittaa ihmisen elimistön aineenvaihduntaan liittyvien molekyylien kokonaisuutta – eli se kertoo osaltaan siitä, miten elimistö reagoi mikrobeihin.

”Mikäli löydetään hengitystieinfektioihin ja astmariskiin vaikuttavia mikrobiomiprofiileja – joko altistavia tai suojaavia – tutkimus voi tarjota pohjan mikrobiomin muokkaamiselle varhaislapsuudessa. Näin voitaisiin mahdollisesti kehittää keinoja hengitystieinfektioiden ja astman ennaltaehkäisyyn sekä vähentää näiden tautien vakavuusastetta.”

Näytteitä suomalaislapsilta

Vaikka Toivonen työskentelee Yhdysvalloissa, hänen näytteensä ovat peräisin suomalaislapsilta. Kyseessä on kansainvälinen yhteistyötutkimus, jossa analysoidaan yli 2000 näytettä.

”Näin laajoja tutkimuksia ei ole aiemmin tehty lasten hengitysteiden mikrobiomista ja metabolomista hengitystieinfektioihin ja astmaan liittyen. Tutkimuksessa kertyy paljon tietoa, sillä tutkittavia molekyylejä ja bakteereita on tuhansia. Lisäksi näytteitä on otettu useissa aikapisteissä, joiden avulla seurataan lasten mikrobiomin kehitystä.”

Toivonen on työskennellyt Bostonissa syksystä 2017 lähtien. Hän keskittyy tulosten analysointiin, bioinformatiikkaan ja statistiikkaan.

”On ollut hienoa päästä näkemään huipputason tutkimusryhmän työskentelyä. Mikrobiomi- ja metabolomitiedon analysoinnissa hyödynnetään koneoppimista, ja ohjaajat ovat todella hyviä. Tämä on ollut todella mielenkiintoista.”

Tavoitteena on, että tiedon pohjalta voitaisiin tulevaisuudessa kehittää ehkäisykeinoja lasten hengitystiesairauksille.

Analysoinnissa hyödynnetään koneoppimista.

Hiirikokeissa on jo testattu mikrobiomin muokkaamista ja sen vaikutusta tulehdusvasteisiin. Toisaalta menetelmistä voi olla tulevaisuudessa hyötyä myös lasten profiloinnissa.

”Mikrobiomi- ja metabolomiprofiilien avulla voidaan mahdollisesti tunnistaa suuressa riskissä olevat lapset ja kohdentaa heihin hoitoja tai ennaltaehkäiseviä keinoja.”

Suomi tunnetaan maailmalla

Toivosen mukaan post doc –kausi Yhdysvalloissa on ollut silmiä avaava. Mentorointi on ollut erinomaista. Ohjaajat ovat tiiviisti mukana tutkimuksessa ja asiat etenevät tehokkaasti. Toisaalta resurssit ovat hyvät: tutkimusprojektit ovat isoja ja yhteistyötahoja paljon. Tutkijat ovat erittäin omistautuneita työlleen.

”Yhdysvallat on iso maa ja myös tutkimusprojektit ovat suuria. Esimerkiksi sairauksista, jotka ovat Suomessa harvinaisia, saadaan kerättyä suuria kohortteja, sillä väestöä on paljon.”

Toivosella on Bostonissa mukanaan koko perhe. Hänen lääkärimiehensä on niin ikään tutkimustöissä, ja perheessä on kolme lasta.

”Tämä on ollut rikas kokemus paitsi tutkimuksen kannalta, myös koko perheelle. Olemme viihtyneet hyvin. Lapset ovat oppineet kieltä ja saaneet uusia kavereita.”

Toivosen mukaan on ollut yllättävää huomata, miten laajasti Suomi tunnetaan. Suomalaista tutkimusta, terveydenhuoltojärjestelmää ja sähköisiä rekistereitä arvostetaan. Myös Pisa-tutkimuksissa menestyminen tiedetään.

”Voi olla ylpeä Suomesta, erityisesti julkisesta laadukkaasta terveydenhuollosta ja koulujärjestelmästä.”

Kuva: Studio Auran Kuva

Laura Toivonen

  • Sai Säätiöiden post doc -poolin tutkimusapurahat 2017 ja 2018.
  • Koulutus: LL 2009, LT 2016, erikoistuu parhaillaan lastentauteihin, Turun yliopisto.
  • Työpaikka: työskentelee post doc –tutkijana Harvard Medical Schoolissa ja Massachusetts General Hospitalissa.
  • Perhe: lääkärimies ja kolme lasta.
  • Harrastukset: jooga, lenkkeily ja baletti.

Mikä on tutkimustyössä hienointa?
On kiehtovaa tutkia asioita, joihin ei vielä tiedetä vastauksia. Ei tiedetä etukäteen, mistä läpimurrot tulevat. On myös mielenkiintoista nähdä, miten nopeasti lääketiede kehittyy. Arkipäivässä hienointa ovat innostuneet ohjaajat, jotka antavat jatkuvasti lisää inspiraatiota tutkimukseen.

Mikä on haastavinta?
Aika ei millään riitä kaikkeen, mitä haluaisi tehdä. Olisi paljon mielenkiintoisia projekteja ja tutkimusaiheita. Täällä olisi myös valtavasti mielenkiintoisia kursseja tarjolla ja on vaikea valita, mihin kaikkeen ehtii. Haastavinta Yhdysvalloissa on ollut lastenhoidon järjestäminen ja suomalaista päivähoitojärjestelmää on kaivannut. Haasteena on myös, että työmatkoihin menee paljon aikaa.

Mikä on haaveesi tutkijana?
Toivon, että tutkimuksemme toisi konkreettista hyötyä pienten lasten hengitystieinfektioiden ja astman ennaltaehkäisyyn ja korkean riskin lasten tunnistamiseen. Haaveenani on jatkossa perustaa oma kliininen tutkimusryhmä ja selvittää hengitystieinfektioiden ja astman mekanismeja. Olisi myös hienoa aloittaa uusi kohorttitutkimus, sillä analyysimenetelmät kehittyvät nopeasti.