Doktoritöös jõuti pahaloomulist papilloomiviirust pidurdava avastuseni
“Peaaegu kõik inimesed nakatuvad oma eluaja jooksul papilloomiviirusega, kuid suur osa nakkusi möödub suhteliselt kahjutult, paljudel ei avaldu sümptomid kunagi,” ütleb Tartu ülikooli biomeditsiinitehnoloogia doktorant Mart Toots, kes võttis oma doktoritöös lähema uurimise alla viiruse eluohtlikud ehk onkogeensed tüübid.
Toots avastas uurimistöö käigus pooljuhuslikult mitme keemilise ühendi seni kirjeldamata mõju papilloomiviiruse infektsiooni pidurdamiseks.
Inimese papilloomiviirust esineb teadaolevalt 205 või enam tüüpi, neist 13 moodustavad ohtlikud vormid. Viirus levib puutekontakti kaudu, sealhulgas sugulisel teel. Erinevalt healoomulistest vohanditest, mis tüüpilisel juhul avalduvad soolatüügaste kujul ja kaovad immuunsüsteemi abil iseenesest, võib pahaloomulise viirusetüübi puhul viia püsiv ja pikemaajaliselt vältav nakkus vähkkasvaja tekkeni.
Kõige levinum inimese papilloomiviiruse poolt põhjustatud vähkkasvaja on emakakaelavähk, mida diagnoositakse igal aastal enam kui poolel miljonil naisel, kõige sagedamini Aafrikas ja Lõuna-Ameerikas, kus esineb saja tuhande naise kohta aastas kuni kuuskümmend juhtu. Eestis esineb samas mõõtkavas keskmiselt kuni kakskümmend juhtu. Meestel võib viirus tekitada samuti genitaalidega seotud vähivorme, kuigi seda esineb tunduvalt harvem.
Joonisel vasakul: üleilmne emakakaelavähi juhtumite arv saja tuhande naise kohta.
Joonisel paremal: halli värviga tähistatud ringis toodud protsent näitab emakakaelavähki põhjustavate viirustega nakatunud naiste osakaalu erinevates regioonides. Väiksed ringid iseloomustavad kolme levinuimat vähki tekitavat viirustüüpi iga regiooni kohta.
(Joonis pärineb Mart Tootsi doktoritööst ja tugineb järgmistele allikatele: Ferlay et al. 2010, Crow 2012, Jung et al. 2015.)
Selleks, et papilloomiviirus üldse nakkuks, peab inimese epiteelkoes olema mõni (mikro)haavand, mille kaudu lenduv haigusetekitaja osake kiiresti sügavamatesse kihtidesse pääseb.
Papilloomiviirusega nakatumist on küll võimalik vaktsineerimisega ennetada, kuid tõhus ravi infektsiooniga kulgeva haiguse tõkestamiseks praegu veel puudub. Saadaval on kolm vaktsiini, ent vaktsineerimist on kasu vaid siis, kui seda teha enne seksuaalelu alustamist. Vaktsiin on Eestis lubatud 9–26aastastel tüdrukutel ja naistel ning 9–15aastastel poistel.
Kas tead?
Tuntuim papilloomiviiruse uurija on sakslane Harald zur Hausen, kes alustas tööd viiruse ja vähi seoste leidmiseks juba 1970. aastatel ning pälvis 2008. aastal tunnustuse Nobeli meditsiinipreemia näol.
“Juhus soosib ettevalmistunud meeli”*
Mart Tootsi töö haigusetekitaja tõkestamise võimaluste leidmisel algas papilloomiviiruse genoomi replikatsiooni uurimiseks lihtsalt kasutatava mudeli loomisega. Uurimisrühm, kuhu Toots kuulus, töötas professor Mart Ustavi laboris välja mudeli, mis võimaldas hinnata tuhandete keemiliste ühendite mõju papilloomviirusele. Selleks kasutati luukasvajast saadud rakkudel põhinevat “liini”, uurimistöös tähistatud kui U2OS.
“Kõigepealt muutsime veidi viiruse genoomi, et seda oleks lihtsam mõõta. Tulemus oli selline, et kui viirus paljunes, tuli tema pealt teatud valku – lutsiferaasi, mille kaudu on lõpuks võimalik bioluminestsentsi mõõta,” selgitab Toots. “Märklaudvalgu” töömehhanism oli lihtne: mida rohkem viirust, seda rohkem bioluminestsentsi.
Lutsiferaasi teataksegi tavaliselt jaanimardikate vastsete järgi, kes suveöös siniselt helendavad. Kirjeldatud valgusindikatsiooni abil õnnestus uurimisrühmal 1600 keemilisest ühendist tuvastada seni kirjeldamata viis vähki tekitava papilloomiviiruse infektsiooni pidurdavat ainet ehk inhibiitorit.
“Meil oli tohutult õnne,” ütleb Mart Toots, “esimese hooga ei olnud mul küll eriti usku ega sügavat teadmist selle kohta, kuidas mõni neist paljudest ühenditest võiks papilloomiviirusega seostuda.”
Ühest uurimusest kaks patenteeritud leidu
Toots toob välja labori ühise uurimistöö originaalsed tulemused. “Esiteks ei ole kellegi õnnestunud luua sarnast süsteemi, mille abil saaks mudeldada kogu viiruse DNA sünteesi tsüklit ja samal ajal ülitäpsel, ent väga lihtsal moel – valguse mõõtmise kaudu – analüüsida suurel hulgal keemilisi ühendeid, seejuures väga vähese materjalikuluga. Seni laialt kasutatud mudelid, mida inimese papilloomiviiruse uurimiseks kasutatakse, ei võimalda uurida kõiki viiruse tüüpe, veel vähem analüüsida tuhandetete keemiliste ühendite mõju. Osad neist võimaldavad mõõta üksnes teatud osa viiruse elutsüklist, mitte tervikut,” selgitab teadur.
Toots kinnitab, et inimese papilloomiviiruse ravimite otsimiseks arendatud mudelsüsteemile ning uudsetele inhibiitoritele on juba ka patent taotletud. Mis puutub aga 1500 keemilise ühendi seast tuvastatud viirusinfektsiooni pärssivatesse ainetesse, siis üllatuslikult avaldus kirjeldatud viie aine mõju just viiruse ohtlike vormide puhul.
“Inhibiitorid töötasid vähki tekitavate viirusetüüpide peal, ohututele tüüpidele mõju ei olnud,” selgitab molekulaarbioloog. Miks see nii on, ei ole ta veel valmis avalikult välja ütlema, kuigi hüpotees on olemas. Katsetused peavad andma lõplikud kontrollitud tulemused.
Toots räägib, et 99,7 protsenti papilloomiviiruse vähijuhtudest põhjustavad tüübid 18, 16, 31, 33 ja 45, mille replikatsiooni kõik viis inhibiitorit ka maha surusid. Üks neist on kusagil mujal laboris jõudnud kuuldavasti ka kliiniliste katsete faasi kui potentsiaalne vähiravim.
Üldjoontes eristab ohtlikke ja mitteohtlikke papiloomiviiruse vorme kahe valgu E6 ja E7 suurem võimekus. Need valgud mõjutavad rakke selliselt, et viirusel on võimalus organismis paljuneda ja haigust pikema aja vältel alal hoida. Nii tekivad DNA-s mutatsioonid, millest areneb välja vähk.
Tulevikustsenaariumi silmas pidades oleks ravimiarenduse seisukohalt vajalik leida inimese papilloomiviiruse uurimiseks esmalt sobilik loommudel, mida praegu veel ei ole. Sellest ajendatuna sooviks Mart Toots järgmise sammuna ette võtta katsetused veise papilloomiviirusega ning uurida, kas mõnda doktoritöö käigus leitud uudsetest inhibiitoritest saaks kasutada kõigepealt veiste ravimiseks.
Mart Toots kaitseb 5. mail doktoriväitekirja “Uued võimalused inimese papilloomiviiruse replikatsiooni tõkestavate ühendite kirjeldamiseks”, mille kirjutamist juhendasid professor Mart Ustav ja vanemteadur Ene Ustav. Oponent on professor Karl Munger Tuftsi ülikoolist Ameerika Ühendriikidest.
* Nõnda on öelnud prantsuse keemik ja mikrobioloog Louis Pasteur, viidates sellele, et ka juhusliku avastuse märkamine ja tulemuseni viivate järelduste tegemine nõuab tähelepanelikku meelt ja vajalikke oskusi.