Ravimiuuringud on väga kallid ja keerulised. Peale selle ei jõua enamik katsetatavaid ravimeid müügile ja paljud neist, mis jõuavad, ei osutu tõhusaks. Kogu ravimitööstus otsib lahendust küsimusele, kuidas ära tunda perspektiivitu ravim võimalikult varases etapis. Selleks koostavad ja uurivad teadlased sobilikke vähimudeleid.

Vähimudel on vähi jäljendamiseks loodud katseobjekt. Üks võimalus on teha selliseid jäljendajaid hiirtest. Vähi hiiremudeli loomiseks tekitatakse laborihiirel vähk kas geenide muundamise või vähikoe siirdamisega. Teine võimalus on võtta vähirakkude kogum välja kasvajaga inimese organismist ja panna see kasvama laboritingimustes. Nii saadakse vähi rakuliin.

Loodavad mudelid ehk vähi jäljendajad, nagu hiiremudelid, rakuliinid ja muud bioloogilised objektid, peavad olema inimesel esinevate vähivormidega võimalikult sarnased. Mida suurem sarnasus, seda hõlpsam on nende abil välja töötada uusi vähiravimeid, sest teadlased testivad neid enne kliinilisi katsetusi just selliste mudelite peal.

Uusi vähimudeleid arendavad eestlaste osalusel ka üleeuroopalise projekti “PREDECT” töörühmad, kes püüavad muu hulgas leida uusi ravimeid rinnavähi vastu. Selleks loovad nad hiiremudeleid pannes laborilooma sisse kasvama rinnavähi. Seejärel jälgitakse, millised inimese vähile sarnased omadused sel tekivad.

Leiti mudel levinud vähivormile

Seni on põhiosa rinnavähi hiiremudeleid tekitanud ainult selliseid kasvajaid, mis ei reageeri naissuguhormoonile östrogeen. Östrogeenile mitte reageerivat vähivormi esineb aga suhteliselt harva. Enamikul – hinnanguliselt 75 protsendil – rinnavähiga naistest tuleb aga võidelda hoopis kasvajaga, mis reageerib östrogeenile. Pärast pikki katsetusi kogu maailmas õnnestus möödunud aasta lõpus “PREDECT” rühma kuuluvatel Šveitsi bioloogidel luua ka selleks hea hiiremudel.

See mudel loob eeldused uute ja paremate ravimite väljatöötamiseks just enam levinud rinnavähi vastu. Saavutust kajastav teadusartikkel ilmus suure mõjuteguriga (23,5) teadusajakirjas Cancer Cell, mis avaldab vähirakkudega seotud uuringuid.

Artikli tähtsuselt kolmas autor on Tartu ülikooli arvutiteaduse instituudi bioinformaatik Tauno Metsalu, kes kaitses 4. märtsil väitekirja mitmemõõtmeliste andmete statistilisest analüüsist.

Metsalu ise vähimudeli väljatöötamises ei osalenud ja šveitslaste laborites katseid ei teinud. Tema ülesanne oli võrrelda uue mudeli andmeid varasematega ja kõrvutada neid avalikust andmebaasist saadud rakuliinidega.

“Rinnavähile on tehtud palju rakuliine ja need kõik on erinevate omadustega,” rääkis Metsalu. “Mina panin rakuliinid ning uue ja vana mudeli nii-öelda ühele joonele – võrdlesin nende erinevusi ja sarnasusi”.

Selleks kasutas ta peakomponentide analüüsi, mis oli üks meetod mitmest, millega teadlased kinnitasid, et uudne mudel on tõesti östrogeenile reageerivate rinnavähi rakuliinidega sarnane. Sellisest statistilise analüüsi meetodist kirjutab Metsalu põhjalikumalt ERR Novaatori artiklis “Kuidas muuta vähiravimite väljatöötamine tõhusamaks?”.

Tauno Metsalu hoiab Tartu ülikooli bioinformaatika ja andmekaeve laboris käes mudelit, mis näitlikustab peakomponentide analüüsi. (Foto: ERR Novaator)

Hiljuti on östrogeenile reageeriva rinnavähi hiiremudeli loomisel edusamme teinud teisedki teadusrühmad. “Kui nende artikkel oleks avaldatud varem, oleksime sellele tõenäoliselt oma artiklis ka viidanud,” vihjas Metsalu USA-s Californias asuvale Lawrence Berkeley laborile, kus tutvustati samuti möödunud aasta lõpul östrogeenile reageerivat rinnavähi hiiremudelit. “Paraku olime enda artikli enne ära esitanud, kui nende töö avalikuks tuli.”

Metsalu sõnul on šveitslaste ja ameeriklaste mudelid oma olemuselt siiski küllalti erinevad. “Nemad proovisid luua vähiga hiiri erinevat tüüpi rakuliinide baasil, millest osutus sobivaks üks, varem suhteliselt vähetuntud liin 184AA3. Nad viisid vähi hiire sisse rinna rasvkoe kaudu,” rääkis ta ameeriklaste mudelist, mida on nimetatud juba ka uueks rinnavähi vastu võitlemise relvaks.

“Meie artikkel näitas, et kui viia vähk hiire organismi piimajuha kaudu, annab see parema tulemuse kui sama protsess rinna rasvkoe kaudu. See on nii sellepärast, et piimasoontes on teistsugune mikrokeskkond ja vähk areneb seal teisiti kui näiteks rasvkoes. Hea on ka see, et selline meetod töötab mitmesuguste rakuliinidega.”

Seega, kui varem on olnud keeruline tekitada hiires östrogeenile reageerivat rinnavähki, siis nüüd on eri meetodit kasutades sellega hakkama saanud kaks teadusrühma enam-vähem samal ajal. Ameeriklaste kasutatud rakuliinid on isoleeritud normaalsest rinnast, mitte vähist, ning sellepärast on neisse vähk tekitatud hiljem mutatsioonide abil. Eurooplased kasutasid mudeli loomiseks rinnavähi rakuliine. See tähendab, et vähi saamiseks ei olnud vaja kunstlikke mutatsioone.

Tauno Metsalu juhendaja, akadeemik Jaak Vilo kommentaar:

Akadeemik Jaak Vilo on TÜ bioinformaatika professor ja arvutiteaduse instituudi juhataja.

Täna, mil piirid eri teaduste vahel on muutumas õhemaks või siis vastupidi, teaduse jaoks on vaja üha rohkemate erialade ekspertiisi, on väga tähtis, et Eesti infotehnoloogia panustab kogu riigi teaduse arengusse.

Meditsiini ja geneetika andmete mahtude kasvamine muudab need valdkonnad suures osas info- ja kommunikatsioonitehnoloogia põhisteks. See suund haakub tugevalt Eesti personaalmeditsiini arengukavaga.

Fundamentaalteadus ülikoolides jõuab samm sammult rakendusteni näiteks koostöös TAK-idega nagu näiteks tarkvara tehnoloogia arenduskeskus (Tarkvara TAK). Ka kavandatavas "ITEE digitaalse võrgustunud majanduse tippkeskuses", mida arendatakse koostöös Ediburghi ülikooliga, on tervise- ja bioloogiliste andmete analüüsil oluline võtmeroll. Seda nii tervisevaldkonna olulisuse kui ka teisalt uute meetodite väljatöötamise alal.

Nagu teame, on statistika arengule läbi aja, korduvalt, just bioloogilised andmed väga suureks alustõukeks olnud. Eestil on siin väga head võimalused ja ette on näidata mitmed edulood.

Kas teadsid?
Katse- ehk laboriloomade kasutamisel tuleb järgida kolme põhimõtet: 
1) nende arv tuleb hoida minimaalne, aga siiski nii suur, et oleks võimalik
saada usaldusväärseid tulemusi;
2) neile tehtav halb tuleb minimeerida. See tähendab, et neile ei tohi
tekitada põhjendamatuid kannatusi; 
3) võimaluse korral tuleb nende asemel kasutada mitteelavaid ja/või vähem
liikuvaid objekte, näiteks rakuliine.

Nendest põhimõtetest sai alguse projekt “PREDECT”, milles teadlased uurivad,
mil määral on võimalik hiiremudel asendada rakuliinidega või kasutada
katsetes vähem hiiri. Ühe mudelina uuritakse koelõike, mille puhul
ravimikatsetusteks lõigatakse hiirest võetud kasvaja õhukesteks lõikudeks.
Nii on võimalik ühte hiirt kasutada paljude uuringute ja katsetuste jaoks.

Tauno Metsalu doktoritööd „Mitmemõõtmeliste andmete statistiline analüüs bioinformaatikas" juhendas professor Jaak Vilo Tartu ülikooli arvutiteaduse instituudist. Oponent oli dr Simon Anders Soome molekulaarmeditsiini instituudist.