Teiste seas tegeleb sellega Eestis biotehnoloogiaettevõte dxlabs, mille fookuses on lisaks antikehadel põhinevate toodete väljatöötamisele nende arendamine ning müük. Pikemas plaanis loodab see jõuda toodeteni, mis võimaldaksid ennustada haiguste tekkeriski veel tervetes inimestes. Samal ajal saaks antikehadega diagnoosida ja ravida ka juba haigeid patsiente.

Bioloogiliste süsteemide infovoog

Biomeditsiini arendamiseks tuleb mõista rakutasandil toimuvaid protsesse. Lisaks rakubioloogia uurimisele geeni- ja molekulaarsete uuringute tegemine muudab selle äärmiselt teadusmahukaks. Nõnda asus Eesti teadusagentuuri sektoritevahelise mobiilsuse (SekMo) meetme toel paari aasta eest seal tööle Tallinna Tehnikaülikooli loodusteaduskonna keemia- ja biotehnoloogia instituudi teadur Jürgen Tuvikene.

"Biomeditsiin on tegelikult sama, mis meditsiin ikka ja see "bio" on seal tegelikult üleliigne. Lihtsalt, kui tänapäeval räägitakse biomeditsiinist, siis mõeldakse selle all molekulaar- ja rakubioloogia kui teadusharu meditsiinialaseid saavutusi või meditsiinivaldkonda tungivaid uurimissuundi," selgitas Tuvikene. Küll aga on selles kõiges oluline roll bioinformaatikal.

"See on teadusharu, kus teadlased kasutavad infotehnoloogilisi meetodeid, selleks, et analüüsida bioloogiat ning bioloogiliste süsteemide infot. Meie näiteks kasutame neid meetodeid, et ammutada teadmisi immuunsüsteemi toimimise kohta," lisas teadur. Tänapäeva meetoditega saadav info hulk on aga väga suur. Nii tuleb appi võtta infotehnoloogia vahendid ja meetodid, et andmeid töödelda, seoseid leida ja bioloogilistes süsteemides toimuvaid protsesse inimesele kasulikult ära kasutada.

Ka antikehadel põhinevate toodete juures pole Tuvikese sõnul keeruline mitte nende tootmine, vaid küsimus, mida on üleüldse mõttekas toota ja turustada. Selle lahendamisega teadur ettevõttes tegelebki.

Praegu on tema töö põhisuund inimese närvisüsteemi ja selle haigustega seotud antikehade tootearendus. Põhimõtteliselt saab toota selliseid antikehasid, mis aitavad ennetada, diagnoosida ja ravida erinevaid närvisüsteemi haigusi, aga ka antikehasid, mida oleks võimalik kasutada teistel teadlastel oma teadustöös.

Uuringute üksikasjad võivad olla tavainimesele raskesti hoomatavad. Laiemas vaates on need aga lõppkokkuvõttes suunatud kogu inimkonna hüvanguks. Näiteks võib haiguste diagnoosimise käigus leida antikehi, mis on seotud närvisüsteemi haiguse tekkepõhjusega. Selle pinnalt saaks omakorda edasi liikuda ravimi või vaktsiini väljatöötamise juurde.

Tarkvara antikehade uurimise tarkvara

dxlabs teeb koostööd Eesti biotehnoloogia ettevõttega Protobios, mis arendab antikehalise vastuse uurimiseks mimotoobi variatsiooni analüüsina (MVA) tuntud meetodit.

MVA põhineb faagi displei meetodil, mille loojad said 2018. aastal Nobeli preemia. Selle jaoks kasutatakse inimesele ohutuid bakteriviiruseid ehk faage, mille pinda katavad juhuslikke aminohappeid sisaldavad väikesed valgud. Bakteriviiruste pinnal olevad valgud on võimelised katseklaasis siduma endaga inimese veres olevaid antikehi. Antikehade seondumise järel saavad teadlased tänapäevaste sekveneerimismeetoditega tuvastada, millised antikehad bakteriviiruste pinnal olevate valgujuppide vastu n-ö huvi tundsid.

Meetodi võlu seisneb selles, et teadlased saavad laiaulatuslikult uurida erinevates koevedelikes (tavaliselt veres) sisalduvaid antikehi. Antikehade profiilidest saab tuletada seoseid erinevate haiguslike seisunditega. Näiteks on inimese veres väga palju antikehi, mis kaitsevad erinevate haigustekitajate ehk patogeenide vastu.

"MVA abil on võimalik saada igale inimesele oma antikehade immuunprofiil. Kui tavaliselt kasutatakse ühte kliinilist testi, saamaks teada, kas meie organismis on teatud antikehad olemas – näiteks koroonaviiruse vastased antikehad, siis MVA tehnoloogia võimaldab laiapõhjaliselt määrata, milliseid erinevaid antikehi meil proovis on, ja sellest järeldusi teha," selgitas Jürgen Tuvikene.

Nõnda võib saada juba ühest vereproovist umbes kolm miljonit antikehade sihtmärki. Tekkivast tohutust andmehulgast oleks bioinformaatika tööriistadeta sotti saamine pea võimatu. "Loodame, et meie töö tulemusel saaks kunagi odavalt ja lihtsalt diagnoosida haigusi või saada piltlikult öeldes kolme tilga vere abil määrata inimese tervislikku seisundit ja teda potentsiaalselt ohustavaid haigusi," sõnas teadur.

Seos antikehade ja haiguste vahel

Jürgen Tuvikene töötab dxlabis bioinformaatilise analüüsimeetodi loomise kallal, mis võimaldaks kasutada koostöös Protobiosega MVA analüüsist saadud immuunvastuse profileerimise andmeid antikehaliste toodete disainimiseks. Selle sujuvamaks muutmiseks on tarvis luua võimalikult automaatne ja universaalne analüüsi tarkvara. Valmimise järel saaks kasutada seda ka edaspidi antikehade määramiseks näiteks haiguslike seisundite tuvastamisel ja saadud info põhjal valida, mis antikehasid toota.

"Praegu on meil näiteks käsil skisofreenia varajaste biomarkerite uurimine. Püüame leida vastust küsimusele, kas on olemas mingid antikehad, mis võimaldavad öelda, et inimesel on risk saada skisofreenia, enne kui ta selle päriselt saab," iseloomustas Tuvikene rakendusuuringu praktilisi suundi.

Teadur pidas haiguste varajasel diagnoosimisel või ennetamisel antikehade kasutamist suure potentsiaaliga uurimissuunaks. "Ideaalis võiksid MVA meetodil saadud laiapõhjalised immuunprofiilid olla aluseks väga konkreetsete, just kliiniliselt huvitavat infot sisaldavate antikehade otsimisele," märkis ta.

Tulevikus võiks see välja näha nii, et kliinikus võetakse analüüs, sisestatakse testimiseks masinasse ja välja tuleb konkreetne hinnang, millised on inimese immuunsüsteemist tulenevad haigusriskid. Samal põhimõttel saaks välja töötada teste erinevate haigustekitajate tuvastamiseks. Mida lihtsam ja odavam see tehnoloogia on, seda parem.

Nii ongi Jürgen Tuvikese bioinformaatiline antikehaliste toodete arendamine suunatud ühest küljest kliinikutele ning teisalt teadlastele, et nad saaksid uusi antikehi oma teadusuuringutes kasutada. Lisaks võimaldab MVA tehnoloogia mõõta ja aru saada, millised on konkreetse antikeha sihtmärgid. Kui antikehade sihtmärgid on teada, valideeritud ja tõestatud, siis tõuseb selliste antikehade turuväärtus teadlaste silmis tunduvalt, kuna see tõstab toote usaldusväärsust.

"Meie roll on eelkõige leida antikehalised biomarkerid, mis suudavad haigust tuvastada, ja seejärel teha koostööd mõne ravimifirmaga," nentis Tuvikene. Kliiniliste testide, ravimi või vaktsiini väljatöötamine peaks jääma aga ravimifirmadele. Ühelt poolt on see väikeettevõtete jaoks üksinda liiga kulukas. Teiselt poolt on ravimifirmadel ka kogemused ja oskused viia läbi kliinilisi katseid ning muid eksperimente.

Kolm uurimissuunda

Koostöös Protobiosega on Jürgen Tuvikese töös kolm uurimissuunda – närvisüsteemi haigused, vähk ja südame-veresoonkonna haigused.

Konkreetsemalt võiks esimese rühma puhul olla antikehadest kasu Parkinsoni tõve puhul. Haiguse varajase diagnostika võimalusi uuritakse hoogsalt, sest praegu saab diagnoosi enamik inimesi alles siis, kui ajus on juba väga suur kahju tekkinud. Kui Parkinsoni suudetaks tuvastada enne märkimisväärse kahju tekkimist, võiks ravi osutuda märksa tulemuslikumaks. Sellisel juhul ei peaks samaaegselt tegelema nii haiguse pidurdamise kui ka kahjude leevendamisega.

Teine oluline uurimise all olev närvisüsteemi haigus on hulgiskleroos. See saab alguse inimese enda immuunsüsteemist, mis hakkab ründama närvisüsteemi. Praegu ei ole veel selge, mis immuunsüsteemi taolist käitumist põhjustab. Samas on seostatud haiguse teket paljude erinevate patogeenidega. Võti haiguse tekke mõistmiseks võib peituda muu hulgas antikehades.

Vähi puhul võiks antikehade uurimine aidata kaasa vähi varasemale diagnoosimisele. Senised kogemused on näidanud, et mida varem vähk avastada, seda tulemuslikum on ravi. Lahendamata küsimusi on samas vähiravis palju.

Vähini viia võivaid muutusi tekib rakkudes ja orgnismis tervikuna kogu aeg. Enamasti suudab immuunsüsteem nendega edukalt toime tulla. Kui leida vähile iseloomulike antikehade tekkimine immuunsüsteemis, võiks see panna aluse vähi varajasele tuvastamisele vereproovist või anda märku, millal immuunsüsteem ei suuda enam vähieelseid seisundeid kontrolli all hoida.

Oluline uurimisteema on ka südamelihase infarkt. Nii ülekaalulisus kui ka kõrge vererõhk on olulised südame-vereskoonkonna haiguste riskifaktorid. Samas on teadlased uuringutes leidnud, et ka immuunsüsteemil võib neis haigustes olla oma roll.

"Omal ajal loodeti, et teades inimese genoomi, võime kõiki haigusi kergesti ette näha ja diagnoosida. Tänaseks teame, et valdavalt see pole tõsi, sest oma osa haiguste tekkes on ka keskkonnal. Just immuunsüsteem on üks peamine väliskeskkonna mõjude vahendaja," nentis Tuvikene.

"Oma analüüsidest oleme ka näinud, et geenid võivad mõjutada inimorganismi võimet tekitada antikehi erinevate haigustekitajate vastu. Tõenäoliselt selgitavad seosed geneetilise info ja immuunsüsteemi vahel, miks osad inimesed põevad teatud nakkushaiguseid raskelt, teised aga kergemalt," lisas teadur. Seoste mõistmiseks ei piisa tema sõnul inimesele lihtsalt peale vaatamisest, vaid vaja on ka keerulist ja täpselt suunatud uurimistööd.