Suomalaistutkijoiden kehittämä tekoäly ennustaa, mikä puolustusjärjestelmän avain sopii koronaviruksen lukkoihin
Ihmisen immuunipuolustus perustuu valkosolujen tarkkaan kykyyn tunnistaa elimistölle vieraita taudinaiheuttajia ja aloittaa puolustusreaktio näitä vastaan. Immuunipuolustus on jatkuvasti oppiva järjestelmä, joka muistaa aiemmin kohtaamansa taudinaiheuttajat, mihin esimerkiksi rokotteiden teho perustuu. Siten ihmisen immuunijärjestelmä on tarkin mahdollinen potilastietojärjestelmä ja kantaa mukanaan historiatietoa kaikista yksilön kohtaamista taudinaiheuttajista. Tämä tieto on kuitenkin aiemmin ollut hankalaa saada esille potilasnäytteistä.
Oppiva immuunijärjestelmä voidaan jakaa karkeasti kahteen osaan, joista B-solujen tehtävänä on tuottaa verenkiertoon vasta-aineita taudinaiheuttajia kohtaan, kun taas T-solujen tehtävänä on tuhota kohteensa. Vasta-aineiden tunnistaminen perinteisin laboratoriomenetelmin on verrattain yksinkertaista, minkä vuoksi vasta-aineilla on jo useita käyttötarkoituksia terveydenhuollossa.
– Vaikka tiedetään, että T-solujen merkitys puolustusreaktiossa esimerkiksi viruksia ja syöpää vastaan on oleellisen tärkeä, T-solujen kohteiden tunnistaminen on ollut laajasta tutkimuksesta huolimatta hankalaa, kertoo translationaalisen hematologian professori Satu Mustjoki.
Tekoäly auttaa tunnistamaan uusia avain-lukko -pareja
T-solut tunnistavat kohteensa avain ja lukko -periaatteella, jossa avaimena toimii T-solun pinnalla oleva T-solureseptori ja lukkona taudinaiheuttajan tuottama proteiini, joka on infektoituneen solun pinnalla. T-solujen erilaisia avaimia arvioidaan olevan jokaisella yksilöllä enemmän kuin tähtiä Linnunradassa, joten laboratoriomenetelmien tekniikoilla T-solujen kohteiden kartoittaminen vaatii runsaasti resursseja ja antaa vain pienen määrän tietoa yksittäisestä potilasnäytteestä.
Aalto-yliopiston ja Helsingin yliopiston tutkijat ovat siksi tutkineet näitä perinteisillä tekniikoilla tuotettuja avain-lukko -pareja ja luoneet tekoälymallin, jonka avulla aiemmin kartoittamattomien T-solujen kohteita voidaan ennustaa.
– Luomamme tekoälymalli on joustava ja sovellettavissa periaatteessa kaikkia kohtaamiamme taudinaiheuttajia vastaan, kunhan kokeellisesti tuotettuja avain-lukko -pareja on tarpeeksi. Pystyimme esimerkiksi nopeasti soveltamaan tekniikkaamme koronavirus SARS-CoV-2:n tutkimiseen, kun riittävä määrä tällaisia pareja oli saatavilla, Aalto-yliopiston tohtorikoulutettava, diplomi-insinööri Emmi Jokinen selittää.
Tutkimuksen tulokset auttavat ymmärtämään, miten T-solu soveltaa eri osia avaimestaan kohteidensa tunnistamisessa. Tutkijat selvittivät, mitkä T-solut tunnistavat yleisiä ihmisten kohtaamia viruksia, kuten influenssa-, sytomegalo- sekä HI-virusta. Tutkijat analysoivat työkalunsa avulla myös sitä, mikä merkitys hepatiitti B-virusta tunnistavien T-solujen tappamiskyvyn alenemisella on hepatiitin etenemisessä maksasolusyöväksi.
Tutkimus on julkaistu PLOS Computational Biology -tiedejulkaisussa.
Aiemmin julkaistu data hyötykäyttöön uusilla tekoälymalleilla
Laskennallisten mallien mahdollistamat työkalut ovat kustannusvaikuttavia tutkimuskohteita.
– Näiden työkalujen avulla pystymme hyödyntämään paremmin jo aiemmin tutkimuksissa julkaistuja potilaskohortteja ja saamme niistä lisäymmärrystä, Aalto-yliopiston laskennallisen biologian ja koneoppimisen professori Harri Lähdesmäki huomauttaa.
Tekoälytyökalun avulla tutkijat ovat selvittäneet muun muassa sen, miten puolustusreaktion voimakkuus liittyy sen kohteeseen erilaisissa tautitiloissa, mikä ei ilman tätä tutkimusta olisi ollut mahdollista.
– Olemme esimerkiksi selvittäneet puolustusjärjestelmän roolia COVID19-taudin lisäksi eri autoimmuunisairauksien synnyssä sekä onnistuneet selittämään, miksi osa syöpäpotilaista hyötyy uusista lääkkeistä ja osa ei, paljastaa lääkäri, Helsingin yliopiston tohtorikoulutettava Jani Huuhtanen työn alla olevista tutkimuksista.
Lisätietoja
LL Jani Huuhtanen, Helsingin yliopisto
Puh. 050 4350 191
jani.huuhtanen@helsinki.fi
DI Emmi Jokinen, Aalto-yliopisto
emmi.jokinen@aalto.fi
Satu Mustjoki, professori ja osastonylilääkäri Helsingin yliopisto ja HUS Helsingin yliopistollinen sairaala
johtaja, Translational Immunology Research Program, Helsingin yliopisto
satu.mustjoki@helsinki.fi
Professori Harri Lähdesmäki, Aalto-yliopisto
harri.lahdesmaki@aalto.fi
Alkuperäinen artikkeli: Jokinen E, Huuhtanen J, Mustjoki S, Heinonen M, Lähdesmäki H (2021). Predicting recognition between T cell receptors and epitopes with TCRGP. PLOS Computational Biology 17(3): e1008814.DOI: doi.org/10.1371/journal.pcbi.1008814
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Anu Koivusipiläviestinnän asiantuntijaHelsingin yliopisto | Meilahden kampus
Puh:02941 25491Puh:050 472 5881anu.koivusipila@helsinki.fiKuvat
Tietoja julkaisijasta
PL 3
00014 Helsingin yliopisto
02941 22622 (mediapalvelu) 02941 911 (vaihde) (vaihde)https://www.helsinki.fi/fi/yliopisto
Helsingin yliopisto on yli 40 000 opiskelijan ja työntekijän kansainvälinen yhteisö, joka tuottaa tieteen voimalla kestävää tulevaisuutta koko maailman parhaaksi. Kansainvälisissä yliopistovertailuissa Helsingin yliopisto sijoittuu maailman parhaan yhden prosentin joukkoon. Monitieteinen yliopisto toimii neljällä kampuksella Helsingissä sekä Lahden, Mikkelin ja Seinäjoen yliopistokeskuksissa. Lisäksi sillä on kuusi tutkimusasemaa eri puolilla Suomea ja yksi Keniassa. Yliopisto on perustettu vuonna 1640.
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Helsingin yliopisto
Helsingin yliopisto oli hakijoiden ykköstoive yhteishaussa28.3.2024 11:38:03 EET | Tiedote
Hakijoita kandi- ja maisteriohjelmiin oli yli 31 000. Ensisijaisten hakijoiden määrän perusteella Helsingin yliopisto oli Suomen suosituin yliopisto. Tutut alat – oikeustiede, lääketiede ja psykologia – olivat jälleen Helsingin yliopiston suosituimpia hakukohteita.
Modernin ajan suurinta aurinkomyrskyä jäljitettiin Lapin puiden vuosirenkaista28.3.2024 09:34:22 EET | Tiedote
Helsingin yliopiston johtama tutkimusryhmä pystyi mittaamaan vuoden 1859 Carringtonin aurinkomyrskyn jälkeisen piikin Lapin puiden radiohiilipitoisuuksista. Jäljitys auttaa varautumaan vaarallisiin aurinkomyrskyihin.
KUTSU MEDIALLE 10.4; Mistä europarlamenttivaaleissa puhutaan, tutkijoiden ajankohtaisimmat asiat esillä27.3.2024 14:05:26 EET | Kutsu
Kesäkuun Euroopan parlamentin vaalit käydään entistä kireämmässä maailmanpoliittisessa tilanteessa. Mikä merkitys EU-vaaleilla on Euroopan ja Suomen suunnalle? Millaisessa poliittisessa tilanteessa EU-vaaleihin lähdetään? Entä millaisia valtakamppailuja Euroopan parlamentin sisällä käydään?
Tutkijat selvittivät, miten musiikki katoaa aivoista27.3.2024 12:00:00 EET | Tiedote
Sävelkuurolta ihmiseltä puuttuu kyky tunnistaa melodioita. Tuore tutkimus onnistui paikantamaan sävelkuurouden eli amusian todennäköisen alkuperän aivoissa. Ilmiön jäljille päästiin tutkimalla tapauksia, joissa aivoinfarkti oli aiheuttanut amusian.
Plastiikkakirurgian professori Virve Koljoselle J. V. Snellman -palkinto26.3.2024 18:00:00 EET | Tiedote
Helsingin yliopisto on myöntänyt J. V. Snellmanin nimeä kantavan tiedonjulkistamispalkinnon vuonna 2024 professori Virve Koljoselle. Koljonen viestii erikoisalastaan plastiikkakirurgiasta aktiivisesti ja yleistajuisesti sosiaalisessa mediassa ja on tavoittanut laajasti niin ammattilaisia kuin suurta yleisöä.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme