Bakteeritaudinaiheuttajien tarkennettu tunnistus mikrosirudiagnostiikalla

Abstract

Monien maa- ja elintarviketalouden kannalta merkittävien bakteeritaudinaiheuttajien luotettava tunnistus on ongelmallista. Näihin lukeutuvat perunan uusi, maa- ja siemenlevintäinen taudinaiheuttaja pohjanrupibakteeri (Streptomyces turgidiscabies), voimakasta hermomyrkkyä tuottava, vakavia ruokamyrkytyksiä ja halvauksia aiheuttava, elintarvikkeissa kulkeutuva Clostridium botulinum, sekä ihmisille tautia aiheuttavat enterohemorragiset Escherichia coli -bakteerit (EHEC-bakteerit; zoonoosi-taudinaiheuttajat), joiden tärkeimpänä lähteenä pidetään nautoja. Sopivan diagnostiikan puuttuessa edellä mainittuja, tauteja aiheuttavia bakteerikantoja ja -lajeja ei voida erottaa haitattomista, joita osa näytteiden mikrobeista edustaa. DNA-mikrosirut edustavat uutta diagnostista lähestymistapaa. Mikrosirulla tapahtuva tunnistus antaa poikkeuksellisen laajat mahdollisuudet mikrobin kuvailun yksityiskohtaisuudelle. Siten esim. taudinaiheuttamiskykyyn tarvittavien geenien yhdistelmää tai taudinaiheuttajalle ominaisia, minimaalisia geneettisiä eroja voidaan hyödyntää kokonaisuutena tunnistuksessa. Tämän hankkeen keskeisenä tavoitteena oli DNA-mikrosirutekniikan käyttöönottaminen diagnostiikassa. Koska menetelmä oli hankkeen alkaessa kansainvälisestikin ottaen uusi ja vasta kehitteillä, hankkeessa tukeuduttiin neljän tutkimuslaboratorion yhteistyöhön mahdollisimman nopean etenemisen varmistamiseksi. Soveltavan biologian laitoksen kasvipatologian laboratorio (Helsingin yliopisto, HY) koordinoi hanketta ja keskittyi perunan bakteeritaudinaiheuttajiin. Elintarvike- ja ympäristöhygienian laitos (HY) tutki ruokamyrkytysbakteereja. Elintarviketurvallisuusvirasto Eviran mikrobiologian tutkimusyksikkö tutki puolestaan EHEC-bakteereja. Mikrosirukokeet tehtiin Biotekniikan instituutin (HY) mikrosirulaboratoriossa, joka toimi teknologisena asiantuntijana. Hankkeeseen palkattiin yhteinen bioinformaatikko kehittämään tulosten käsittelyssä tarvittavia menetelmiä. Tutkimuksen lopullisena tavoitteena oli edistää elintarviketurvallisuutta, tuotantoeläinten terveyttä, elintarviketuotannossa käytettävien materiaalien hygieniaa sekä perunan kasvinsuojelua. Tutkimuksissa edettiin alun teknisten vaikeuksien jälkeen nopeasti, kun uusi mikrosirujen valmistusteknologia tuli käyttöön. Hankkeen tulokset edustavat tieteellisesti uudenaikaista lähestymistapaa bakteerien tyypittämiseen. Mikrosiruteknologian avulla oli mahdollista erotella kaikki perunalla merkittävät, Suomessa tavattavat bakteeritaudinaiheuttajat. Mikrosiruanalyysit paljastivat joukon C. botulinum:in geenejä, joiden perusteella bakteerikannat voitiin jakaa proteolyyttisten ominaisuuksien mukaisesti kahteen ryhmään ja kehittää niiden tunnistukseen nopea PCR-testi. Samalla periaatteella voitiin erotella tunnetusti patogeenisiä ja mahdollisesti patogeenisiä E. coli –kantoja. Tulokset veivät eteenpäin taudinaiheuttamiskykyyn liittyvien monimutkaisten ilmiöiden tutkimusta ja tuottivat diagnostiikassa sovelluskelpoisia tuloksia.