Tartu teadlane leidis molekuli, mis aitab organismil ravimiga hakkama saada

Tartu ülikooli kliinikumi ühendlabori immuunanalüüsi labori spetsialist Riin Tamm võtab oma uurimisteema näitlikustamiseks kätte katsutid punaste vererakkudega. Just niisuguste rakkudega tuli tal töötada ka oma doktoritööd tehes. Foto: Sille Annuk

Kui paks on see tihnik, kus teadlasel tuleb valguse poole teed rajada? Kui palju tuleb tal takistusi ületada, kui palju teelt eksida ning kui palju teha sellist tööd, mille puhul näib, et see oli vist üsna tühi tegemine.

Sel suvel kaitses Riin Tamm Tartu ülikooli molekulaar- ja rakubioloogia instituudis doktoritööd, mis annab paremat lootust personaalmeditsiinile. Ravimite vähene efektiivsus ja kahjustavad kõrvaltoimed on farmakoteraapias suur probleem. Ning loomulikult on siingi mängus geenid.

Kui teadustöödest korjatud uue info valgusel suudetaks tuvastada uusi biomarkereid ja kasutusele võtta täpsemaid geneetilisi teste, annaks see arstidele suurepärase abivahendi patsientidele veel täpsema raviskeemi väljanuputamisel.

TÜ kliinikumi ühendlaboris töötav Riin Tamm on geenide ja ravimite vaheliste seoste uurimisega tegelnud oma akadeemiliste õpingute algusest saadik ehk 2004. aastast.

Peategelane nii ta bakalaureuse-, magistri- kui ka doktoritöös on üks geen ning selle geeni toodetav valk ehk ensüüm nimega tiopuriinmetüültransferaas. 

Tiopuriinmetüültransferaas, edaspidi lühemalt TPMT, on ühekorraga nii geeni kui ka ensüümi nimi.

Riin Tamm, kas tiopuriinmetüültransferaasi ehk TPMT geen on meil kõikidel olemas?

Inimestel on kõik need seni avastatud 22 000 kuni 23 000 geeni. Need geenid on meis kõikides olemas. Vaid see, millistes variatsioonides need esinevad, teeb meid üksteisest erinevaks.

Samas TPMT geeni puhul on huvitav see, et pole täpselt teada, mida selle toodetud ensüüm ehk valk teeb organismis siis, kui sel ei ole vaja ravimeid lagundada.

Kui me ravimeid ei tarvita, kas siis sel valgul tööd polegi?

Ikka on! See osaleb arvatavasti samades protsessides nagu temasarnased teised valgud. 

Foto: Erakogu

Kuid jah, kui näiteks TPMT geenis on mingi muutus ja korralikult töötavat valku ei toodeta, siis inimese välistes tunnustes seda märgata ei ole. Tõenäoliselt on olemas kompenseerivad protsessid. 

Teadustöödes on ka näidatud, et kui mudelorganismides see geen välja lülitada, ei juhtu nendega midagi.

Niisiis TPMT geeni roll peale ravimite lagundamise on teadlaste silmis veel üks suur küsimärk.

Kuidas TPMT geeni seos ravimitega üldse avastati?

Eks ikka laborites ja katsetega, esialgu rakukultuurides ja mudelorganismide peal siis, kui asuti uurima, millistel geenidel üldse võiks ravimite lagundamisega seos olla. 

Ma olen pisut end kurssi viinud ja tean, et neid ravimeid, mille mõju TPMT geen kontrollib, nimetatakse tiopuriinravimeiks ning neid kasutatakse peamiselt lapseea leukeemia, autoimmuunhaiguste ravis ning organite siirdamisjärgse äratõukereaktsiooni vältimiseks.

Jah. Seisundid, mille korral neid ravimeid kasutatakse, on rasked ning keerulise tekke ja kuluga. Lisaks muudab teema veel keerukamaks ravimeid lagundava TPMT ensüümi aktiivsuse suur varieeruvus. Ühel inimesel võib see olla nii, teisel naa. 

Näiteks üks konkreetne muutus TPMT geenis tingib üldjuhul selle, et ensüümi aktiivsus on väike. See tähendab, et selle geeni mõjul toodetakse ebastabiilne ja nii-öelda katkine valk, mille rakk organismist ruttu eemaldab.

Kas see tähendab nüüd, et ravim omakorda ei mõju? 

Ravimi suhtes on vastupidi. 

Kuna ravim jõuab organismi hästi aktiivse vormina, siis TPMT ensüümi ülesanne on seda just inaktiveerida, et organismil oleks ravimit lihtsam väljutada. Kuid väikese aktiivsusega ensüümi korral hakkab ravim organismis kuhjuma ning toob patsiendile kaasa tõsiseid kõrvaltoimeid. 

Ja kui see ensüüm on hästi suure aktiivsusega, siis ravimil efekt puudub.

Mis sellest varieeruvusest siis teatakse? Või saavad arstid  ravides arvestada ei millegi muu kui ravimimõju keskmise tõenäosusega?

Siiski on asjalood palju paremad. 

TPMT geeni testimine enne ravi alustamist tiopuriinravimitega on kohustuslik ja sisse kirjutatud leukeemiahaigete laste ravijuhisesse. Sest juba on tuvastatud kolm väga kindlat geenivarianti, mis kirjeldavad ära ensüümi väikese aktiivsuse ligi üheksakümnel protsendil juhtudel. Ka Eestis võeti pärast minu magistritööd see test geneetikakeskuses kliiniliseks tööks kasutusele ning ravimi infolehel on juba väga konkreetsed ravimidooside soovitused patsiendi geenivariantide järgi.

Aga ülejäänud 10 protsendi juhtude hulka jäävad need inimesed, kelle puhul me ei leia seost ensüümi aktiivsuse ja TPMT geenivariantide vahel. See tähendab, et geenivarianti ei esine, aga ensüümi aktiivsus on väike, või vastupidi. 

Seetõttu otsisin ma oma doktoritöös just lahendust sellele viimasele olukorrale ehk ma otsisin teisi faktoreid peale TPMT geenivariantide, mis võiksid TPMT ensüümi aktiivsust mõjutada.  

Millele te jälile saite?

Jõudsime jälile sellistele juhtudele, kus TPMT geeni mutatsiooni järgi võiks eeldada, et sel inimesel peaks ensüümi aktiivsus olema väike, aga tegelikult on hoopis normaalne.

Kui arst raviks nüüd neid patsiente selle konkreetse geenitesti järgi, siis see patsient saaks ravimit palju väiksemas doosis, kui tal haigusega võitlemiseks vaja oleks.

Aga see, millele me jälile saime, on üks molekul.

Kus see molekul asub?

See osaleb meie organismi biokeemilistes protsessides.

Kui lähemalt seletada, siis organismi ainevahetuse rajad on väga keerulised ning omavahel põimunud. Konkreetsel juhul on jutt molekulist nimega S-adenosüülmetioniin ehk lühemalt SAM. Sellel molekulil on metüülrühm, mille TPMT piltlikult öeldes tõstab ravimi külge, ning selle tulemusel ravim kaotabki oma aktiivsust.

Kui inimesel seda molekuli nüüd ei jätku, kas siis peaks talle seda kuidagi siirdama?

Ilmselt peaks seda olema palju suuremas koguses, kui tal endal varudes on. See võiks olla üks suu kaudu sissevõetav asi.

Kuidas ikkagi doktoritöö tegemine välja nägi? Mida teil endal praktiliselt teha tuli? 

Me saatsime 3000 Eesti geenidoonori proovi biokeemiliseks analüüsiks koostööpartnerite juurde Sloveeniasse Ljubljana ülikooli. Oma töös kasutasin ma tuhandet proovi. 

Biokeemia on aga hoopis teine teema, millega mina siin iga päev kokku puutun. Mina uurin ikkagi inimese geene ja nende seoseid erinevate tunnustega, mitte biokeemiat. Seejärel sõitsin kaheks kuuks samuti Ljubljanasse laborisse tööle. Mõtlesin, et ma ei saa minna oma tööd kaitsma, kui ma ei tea, kuidas neid katseid tehakse. 

Kirjeldage jälle täpsemalt?

Mõõtsime sellesama TPMT ensüümi aktiivsust inimeste punastest vererakkudest. 

Ravimite lagundamine organismis leiab enamasti aset küll maksas ning seega tuleks uurida ensüümi aktiivust just maksarakkudest. Aga varasemad teadustööd on näidanud, et punastes vererakkudes ja maksas oleva TPMT ensüümi aktiivsus on väga heas korrelatsioonis. Nii saime katseid teha punaste vererakkudega.

Selleks et ensüüm kätte saada, lõhkusime punased vererakud ära, seejärel segasime neisse reaktsiooniks kokku erinevaid aineid, sealhulgas ravimit. 

Meie ülesanne oli mõõta, kui palju tekib inaktiivset ravimit teatud kindla aja jooksul ehk arvutada välja TPMT ensüümi aktiivsus. 

Mingi masinaga siis?

Põhimõtteliselt jah. Selle metoodika nimi on kõrgsurvevedelikkromatograafia. 

Reaktsioonide järel sisestasime proovid masinasse ning seejärel hakkasid segust eralduma ained mingi kindla aja järel. Arvuliste väärtuste saamiseks tuli kasutada standardkõveraid ning valemeid. Minu jaoks, kes ma iga päev ensüümi aktiivsustega ei tegele, oli see alguses päris keeruline, aga samas väga huvitav ja silmaringi laiendav. 

Lisaks sellele, et me saime Sloveeniast TPMT ensüümi aktiivsuse tulemused, oli meil siin kodus vaja nende geenidoonorite, kelle vererakud meil kasutada olid, geenid ära genotüpiseerida.

Geenitööd tegime Tartus. Otsisime tervete inimeste genoomist TPMT geeni eri variatsioone ning lisaks uurisime inimeste kogu geeniinfot, et leida selle ensüümi aktiivsuse seoseid ka teiste geenidega.

Kas seoseid teiste geenidega siis oli või ei olnud?

Ikka ainult see TPMT geen tuli kõige tugevamalt esile, muud midagi. 

Niisiis täiesti tühi töö?

Mitte päriselt. Meie ülegenoomne uuring oli siiski üldse teine suuremahuline töö sel teemal maailmas üldse. Seni oli käinud tants peamiselt TPMT geeni enda ümber, mida on paljud uurimisrühmad pikka aega uurinud. Ja põhiliselt on uuritud, millised on selle geeni kõige sagedasemad variandid. Ka meie esimene töö kirjeldas seda, millised on kõige sagedasemad TPMT geenivariandid eestlastel. Vastus on, et need ei erine ülejäänud valge rassi omadest.

Foto: Erakogu

Selgituseks veel, et TPMT geenis on sadu variante, aga 35 nendest on sellised, mis väga kindlalt mõjutavad TPMT ensüümi aktiivsust, seda vähendades.  Samas ainult paar või kolm varianti 35-st on levinud, nendest just eespool rääkisingi. Ülejäänud variante leitakse vaid üksikutel inimestel.

Mida see töö nüüd haigete laste seisukohalt muutis?

Mul on nii hea meel, et ma selle farmakogeneetika teema kunagi üldse valisin. 

Sest kui ma oma ülikooliõpingute algul läksin laborisse, siis ravimite puhul ei tulnud mulle pähegi, et ka need on meie geenidega seotud. Siis aga mõistsin, et just see on teema, mis on kõige lähem inimesele ja millest võib abi olla arstile haigeks jäänud inimese ravimisel. Pea iga teine inimene sööb ju mingit ravimit. 

Aga ka see, et inimesed võtavad omaks teadmise, et ravimimõju taga võivad olla samuti geenid, on suur asi. Et ravimi määramisel ei piisa ainult inimese pikkuse ja kaalu ja selliste lihtsamate asjadega arvestamisest.

Pärast te magistritööd tulid leukeemiahaigete laste ravijuhistesse geenitestid. Kas midagi muutub Eesti ravipraktikas ka pärast te doktoritööd?

Ma arvan, et kohe praegu mitte. Aga kindlasti on vaja edasi tegeleda meie uue leiuga ehk SAM-molekuliga.

Sama tulemust lisaks meie tööle on kinnitanud ka Rootsi teadlased ühes hilisemas töös. Ning kindlasti tuleb liikuda tervete inimeste uurimiselt patsientide uurimisele, et õppida paremini tundma patsientide haigusest põhjustatud katkiseid süsteeme.

Millest te siin  ühendlaboris tavalist spetsialistitööd tehes unistate, kui sel põnevamal teemal doktoritöö on lõpuks kaante vahel ja riiulis?

Mõtlen, et mu süda kuulub ikkagi teadusele. Ma veel ei tea, mis võimalused mulle avanevad, aga ma hoian kogu aeg silma peal farmakogeneetika ja suunatud ravimite teemal.