������

Helsingin yliopiston, Aalto-yliopiston ja Tampereen yliopiston yhteistyönä tehdyssä tutkimuksessa selvitettiin ensimmäistä kertaa opportunistisen bakteeripatogeenin tartuttavuusluku (R₀) väestötasolla, mikä kuvaa bakteerin leviämistä keskimäärin ihmisten parissa. R₀ perustuu matemaattiselle mallille taudinaiheuttajan leviämisestä mahdollisten kantajien populaatiossa ja tuli ryminällä suuremman yleisön tietoisuuteen erityisesti koronapandemian aikana.

Kolme eri bakteerikantaa globaalin epidemian aiheuttajina

Tutkimuksen kohteena oli E. coli -bakteeri, joka on yleisin virtsatieinfektioiden ja verenmyrkytyksen aiheuttaja maailmanlaajuisesti. Sen kolme uutta genotyyppiin ST131 kuuluvaa kantaa alkoivat levitä globaalisti 2000-luvun alussa. Tämä genotyyppi on ollut intensiivisen kansainvälisen tutkimuksen kohteena siitä asti kun se alun perin löydettiin ja nimettiin vuonna 2008, johtuen suuresta määrästä sen aiheuttamia vakavia infektioita. Koska geneettiset erot ST131-alatyyppien välillä ovat hyvin pieniä, bakteerien genomien sekvensointi isossa mittakaavassa modernilla teknologialla on tuonut uusia mahdollisuuksia niiden tutkimiseen.

“Yhdistämällä Iso-Britannian ja Norjan kansallisten tartuntatautirekisterien tiedot Iso-Britannian oireettoman väestön tietoihin, pystyimme kehittämään uuden tyyppisen epidemiologisen mallin, joka mahdollisti kolmen läheisesti keskenään sukua olevan pandeemisen E. coli -kannan R₀:n estimoinnin ja vertailun”, kertovat Helsingin yliopiston ja Oslon yliopiston professori Jukka Corander, ja Aalto-yliopiston professori Pekka Marttinen, jotka yhdessä vetivät tutkimushanketta. 

Tutkijat havaitsivat, että kaksi antibioottiresistentimpää kantaa (ST131-C1 ja ST131-C2) ovat merkittävästi vähemmän tarttuvia väestötasolla (R₀ = 1.18 ja R₀ = 1.13) kuin niiden antibioottiherkempi sisarkanta ST131-A (R₀ = 1.47) matalan antibioottikäytön ympäristössä, johon esimerkiksi Norja ja Suomi kuuluvat. 

ST131-A:n estimoitu R₀ on verrattavissa pandeemisiin influenssaviruksiin, kuten H1N1:ään, jonka tartuttavuusluvun on aiemmin estimoitu olevan 1.45. Tämä viittaa siihen, että jotkut suolistobakteerit voivat levitä yhtä tehokkaasti kuin tietyt ilmateitse leviävät virukset – vaikka mikrobien erilaisuus huomioon ottaen vertailussa tulee olla varovainen.

ST131-C1:n ja ST131-C2:n alhaisempi tarttuvuus viittaa siihen, että niiden globaalia leviämistä on edistänyt antibioottien aiheuttama valintapaine, ja että ne saattavat levitä pääasiassa terveydenhuollon laitoksissa.

“Mallinnushankkeen ytimessä hyödynnettiin Suomen tekoälylippulaiva FCAI:ssa kehitettävää tilastollisen päättelyn ohjelmistoa :ä”, sanovat Aalto-yliopiston tutkija Fanni Ojala ja Tampereen yliopiston apulaisprofessori Henri Pesonen. Ojala tekee parhaillaan väitöskirjaa infektioiden leviämismalleista ja oli vastuussa E. coli -tartuntojen leviämistä kuvaavan tietokonesimulaatiomallin koodaamisesta ja datan analysoinnista. ELFI on yksi FCAI:n kärkihankkeista, jonka kehitystyötä Pesonen on koordinoinut jo usean vuoden ajan. 

“ELFI nojaa vahvasti perustutkimuksessa saavutettuihin läpimurtoihin, joiden avulla simulaatiomallien tuntemattomien parametrien päättely nopeutui 100–10000-kertaisesti, ilman että tarkkuus kärsi”, kertoo Pesonen. Hän lisää, että ohjelmistoa on infektiomallien ohella käytetty monenlaisiin sovelluskohteisiin, aina plasmafysiikasta aivotutkimukseen, ja että tulevaisuuden tavoitteena on saada siitä yhä helppokäyttöisempi työkalu sekä akateemisen että kaupallisen tutkimuksen tarpeisiin. 

Tarvitaan seulontajärjestelmä ennaltaehkäisyä varten 

“Tutkimuksemme tukee genomisten seulontajärjestelmien kehittämistä opportunistisille bakteeripatogeeneille jo niiden terveessä kantajavaiheessa, ei pelkästään tautitapauksissa, jotta uusien kantojen evoluutiota ja nopeamman leviämisen syitä voidaan ymmärtää paremmin”, sanoo Corander.

�����: