Genomiikalla kiinni kampylobakteerin saloihin

Professori Hännisen kampylobakteerien tutkimusryhmä on kehittänyt genomien lukutaitoa ja analysointiosaamista ja soveltanut näitä menetelmiä bakteerin evoluution, yksittäisten epidemioiden ja taudin yleisen epidemiologian ja populaatiogenetiikan tutkimiseen. Genome Biology and Evolution -lehdessä julkaistussa tutkimuksessa Hännisen ryhmä selvittää yhden geneettisen linjan (ST-677 klonaalikompleksi), joka on yleinen Suomessa ja muissa Pohjoismaissa, mutta harvinainen muualla maailmassa, genomin erityisiä ominaisuuksia sekä genomien rakenteen ja geenijärjestyksen pysyvyyttä pitemmän ajanjakson aikana. Ryhmän tutkijat havaitsivat, että tämän linjan genomit ovat rakenteeltaan hyvin pysyviä ja samanlaisia, vaikka ovat eristettyjä eri aikoina ja eri puolilla maailmaa. ”Tämä tieto muuttaa ratkaisevasti yleiskäsitystä C. jejunin genomin nopeasta muuttumisesta lyhyen ajan sisällä” linjaa Hänninen. ”Lisäksi ST-677 geneettinen linja on erittäin virulentti ja aiheuttaa usein vakavat oireet potilaissa ja ST-677 on ollut yleinen suomalaisten potilaiden veriviljelykannoissa. Löysimme useita geenejä ja geeniryhmiä, jotka voisivat selittää näiden kantojen virulenssia, kuten esimerkiksi seerumiresistenssiä.”

Kahdessa muussa tutkimuksessaan Hännisen ryhmä kehitti vertailevan genomiikan menetelmiä, joita voidaan käyttää epidemioihin liittyvien kantojen tutkimisessa. Ryhmä selvitti miten kahteen suomalaiseen kampylobakteeriepidemiaan (vesi- ja raakamaitovälitteiset epidemiat) liittyvien kantojen identtisyyttä arvioidaan genomien sekvenssien vertailun avulla ja miten epidemioihin liittymättömät kannat erotetaan epidemiaan liittyvistä kannoista. Myös tässä tutkimuksessa ryhmän tutkijat havaitsivat, että genomit eivät muutu muutaman kuukauden kolonisaation aikana. Vesiepidemiatutkimuksessa ryhmä havaitsi, että potilaat olivat infektoituneet kahdella eri kannalla, joista toisella oli sama genomityyppi kuin vedestä eritetyssä kannassa. Kuitenkin kaikkien kantojen PFGE- ja serotyypit olivat samoja. ”Näillä tuloksilla on menetelmällistä merkitystä, kun tutkimuslaboratoriot tulevaisuudessa selvittävät epidemioita genomisen datan avulla” valottaa Hänninen.

Kotimaisten kampylobakteeritartuntojen epidemiologiaan ja populaatioiden evoluutioon liittyvässä tutkimuksessa Hännisen ryhmä analysoi C. jejuni kantoja kotimaisista infektioista kesäkuukausien ajalta kolmesta sisämaan kaupungista. ”Tällaiset tutkimukset ovat hyviä esimerkkejä yhteistyöstä eläinlääketieteen ja ihmislääketieteen välillä One Health -periaatteen pohjalta” Hänninen toteaa. Valtaosa potilaskannoista kuului muutamaan valitsevaan MLST- genotyyppiin, jotka olivat samoja kaikissa kolmessa kaupungissa ja toisaalta ryhmään, jossa oli laaja valikoima vaihtelevia genotyyppejä. Vertailevassa genomi- ja fylogenia-analyysissä genotyypit (ST; sequence type) jakaantuivat alaklustereihin, joissa esiintyi myös kantoja, joiden genomit olivat täysin samanlaisia (wgMLST), vaikka ne olivat lähtöisin eri aluilla asuvista potilaista. Tutkimus osoitti, että C. jejuni kannat, jotka infektoivat suomalaisia potilaita kotimaassa, ovat suhteellisen homogeeninen joukko. Ryhmä tulokset viittaavat joko siihen, että tartuntalähteet ovat samoja, vaikka tapaukset on rekisteröity yksittäisinä, toisistaan riippumattomina tapauksina tai siihen, että dominoivat kampylobakteerikannat ovat generalisteja, jotka ovat sopeutuneet ja valikoituneet suomalaiseen isäntäeläinpopulaatioihin, joista ne siirtyvät eri reittejä ihmisiin ja sairastuttavat heitä. Osa potilaista oli infektoitunut kannoilla, joiden MLST-genotyypit ovat harvinaisia eivätkä ne ole sidoksissa mihinkään tiettyyn eläinlajiin, jota voitaisiin pitää tartuntalähteenä. ”Juuri sen takia tartuntalähteiden selvittäminen on salapoliisityötä, joka avaa ovia uusien tartuntalähteiden löytämiseen” toteaa Hänninen.

Lue koko juttu eläinlääketieteellisen tiedekunnan kotisivulta.

Tiesitkö tämän kampylobakteereista?
Vuosittain rekisteröidään Terveyden ja Hyvinvoinnin laitoksen ylläpitämään Tartuntatautirekisteriin noin 4000 tapausta. Suurin osa tapauksista on yksittäisiä sairastumisia, jolloin tartuntalähde jää selvittämättä. Yksittäisiä epidemioita esiintyy silloin tällöin ja ne ovat useimmiten liittyneet saastuneeseen juomaveteen tai pastöroimattoman maidon juomiseen. Epidemiologiset tutkimukset ovat osoittaneet, että merkittäviä riskitekijöitä ihmisten tartunnoissa ovat huonosti kuumennetun broilerinlihan syöminen, kontakti nautoihin ja lemmikkieläimiin, kaivoveden juominen, uiminen luonnonvesissä sekä ulkomaan matkat. C. jejuni on yleinen kotieläinten ja luonnonvaraisten eläinten suolistossa. Isäntäeläinten laaja kirjo ja tartuntareittien moninaisuus sekä kantojen laaja moninaisuus vaikeuttavat taudin epidemiologian selvittämistä ja tehokkaiden ehkäisymenetelmien kehittämistä.

Professori Hännisen ryhmän artikkelijulkaisut, joihin viitataan uutisessa:

Kivistö RI, Kovanen S, Skarp-de Haan A, Schott T, Rahkio M, Rossi M, Hänninen ML.Genome Biology and Evolution lehdessä (Evolution and comparative genomics of Campylobacter jejuni ST-677 clonal complex; 2014 Sep 4. pii: evu194. [Epub ahead of print])

Revez J, Zhang J, Schott T, Kivistö R, Rossi M, Hänninen ML.Genomic variation between Campylobacter jejuni isolates associated with a milk-borne-disease outbreak; J Clin Microbiol 2014 Aug;52(8):2782-6. doi: 10.1128/JCM.00931-14. Epub 2014 May 21

Revez J, Llarena AK, Schott T, Kuusi M, Hakkinen M, Kivistö R, Hänninen ML, Rossi M.Genome analysis of Campylobacter jejuni strains isolated from a waterborne outbreak, BMC Genomics 2014, 15:768 doi:10.1186/1471-2164-15-768. Published: 8 September 2014
Kovanen SM, Rauni I. Kivistö RI, Rossi M, Schott T, Kärkkäinen T, Tuuminen, T, Uksila J, Rautelin H and Hänninen ML. MLST and whole–genome MLST of human Campylobacter jejuni isolates from three districts during a seasonal peak in Finland J. Clin. Microbiol. 2014 (in press)