Mirko Rossin tutkimusryhmä

Suomessa, kuten useimmissa maissa, elintarvike- ja vesivälitteisten tautien aiheuttamaa todellista tautitaakkaa ei tunneta. Elintarvikkeiden turvallisuuden ja ympäristön terveellisyyden parantamiseksi onkin tarpeen lisätä tietämystä elintarvike- ja vesivälitteisten taudinaiheuttajien ekologiasta ja epidemiologiasta sekä selvittää molekyylitason mekanismit, jotka säätelevät taudinaiheuttajan evoluutiota ja vuorovaikutusta isännän kanssa. Siksi tutkimuksemme keskittyy seuraaviin aiheisiin.

Genominen epidemiologia on uusi tieteenala, joka yhdistää seuraavan sukupolven sekvensointitekniikat (next-generation sequencing, NGS) ja tilastollisten genomiikan tartuntatautien epidemiologian tutkimiseen. Käytämme nykyaikaisia koko genomiseen dataan pohjautuvia tutkimusmenetelmiä Campylobacter jejuni, Campylobacter coli, Yersinia enterocolitica ja patogeenisten E. coli -kantojen monimutkaisen epidemiologian ja ekologian selvittämiseen. Nämä analyysit tuottavat yhä suurempia tietomääriä, jotka edellyttävät edistyneiden laskennallisten menetelmien ymmärrystä.

Bioinformatiikka, tiedon louhinta (data mining) ja biostatistiikka ovat keskeisiä tieteenaloja tulevaisuuden tutkimusta ja opetusta ajatellen. Modernin genomianalyysin soveltaminen kansanterveyden suojelemiseksi on kuitenkin edelleen rajallista johtuen helposti sovellettavien IT alustojen puutteesta ja elintarvike- ja vesivälitteisten taudinaiheuttajien valvonnassa mukana olevan henkilöstön (laboratoriokokeista vastaava laboratoriohenkilöstö, mikrobiologit, epidemiologit ja lääkärit) rajoitetusta osaamisesta näiden uusien menetelmien soveltamisessa.

Kohdataksemme nämä haasteet kansanterveyden turvaamiseksi pyrimme kehittämään ja validoimaan bakteerien genomiikkaan liittyviä bioinformatiikan ratkaisuja käyttäjäystävällisempään suuntaan tiiviissä yhteistyössä useiden eri tahojen kanssa. Soveltamalla korkean suoritustehon sekvensointitietojen analysointia ja visualisointia mikrobityypityksessä pyrimme takaamaan, että myös pienemmät toimijat ja loppukäyttäjät voisivat käyttää kokogenomisekvensointia elintarvike- ja vesivälitteisten taudinaiheuttajien seurannassa.

Ryhmän jäsenet

DVM Mirko Rossi, dosentti, apulaisprofessori
DVM Ann-Katrin Llarena, postdoc-tutkija
 

Glykaanit koristavat lähes kaikkia proteiineja isännässä. Ne reagoivat nopeasti ja dramaattisesti tulehduksellisiin vihjeisiin, ja niiden on osoitettu olevan keskeisessä roolissa immuunivasteen säätelyssä. Lisäksi glykaanit koristavat kaikkien bakteerien ulkopintaa ja niiden on todettu olevan merkittävässä roolissa myös isännän ja patogeenin välisessä vuorovaikutuksessa ja siten olevan erityisen alttiina voimakkaalle valintapaineelle. Uusien teknologioiden avulla suurta kiinnostusta herättävässä glykobiologian ja immunologian risteyksessä ollaan saavuttamassa merkittäviä edistysaskeleita sen ymmärtämiseksi, miten glykosylaatio voi mahdollistaa taudinaiheuttajia horjuttamaan immuunijärjestelmää tai toisaalta miten ne voivat toimia immuunijärjestelmän maalitauluina. Keskitymme selvittämään molekyylitason mekanismeja Campylobacter coli bakteerin glykaanien biosynteesin taustalla ja niiden roolia isäntä-vasteessa infektioiden aikana.

Ryhmän jäsenet

DVM Mirko Rossi, dosentti, apulaisprofessori
FM Alexandra Culebro, tutkijakoulutettava

Tutkimusryhmämme on useiden vuosien aikana ollut pioneerina selvittämässä kampylobakteerien ekologiaa ja molekyyliepidemiologiaa Suomessa moderneja analyysimenetelmiä (PFGE, MLST, wgMLST) hyväksikäyttäen. Olemme tutkineet eri C. jejuni alatyyppien esiintymistä broilereiden teuraserissä, luonnonvaraisissa vesissä ja ihmisten kotimaisissa tautitapauksissa kantojen genomien vertailemiseksi ja zoonoottisen tautiriskin arvioimiseksi. Lisäksi olemme selvittäneet erityisen virulentin ST-677 sekvenssityypin ominaispiirteitä vertailevan genomiikan avulla. Viime aikoina tutkimustoiminta on keskittynyt selvittämään kampylobakteerien esiintymistä, diversiteettiä ja antibioottiresistenssiä luonnonvaraisilla linnuilla Suomessa ja raakaruokinnan vaikutusta koirien kampylobakteerikantajuuteen. Uusin tutkimuksemme keskittyy kampylobakteeripopulaation selvittämiseen luonnonvaraisessa jyrsijäpopulaatiossa Suomessa.

Ryhmän jäsenet

DVM Mirko Rossi, dosentti, apulaisprofessori
FT Rauni Kivistö, dosentti, yliopistonlehtori
DVM Ann-Katrin Llarena, postdoc-tutkija
FM Sara Kovanen, tutkijakoulutettava
ELT Marja-Liisa Hänninen, professori emerita

Campylobacter jejuni populaation genomisen monimuotoisuuden yksityiskohtainen arviointi on kriittisen tärkeää pyrittäessä päättelemään, ovatko genomien erot minkä tahansa kahden isolaatin välillä riittävän pieniä, jotta voidaan olettaa suurella todennäköisyydellä myös epidemiologinen yhteys niiden välille.

Evoluution taustalla olevat mekanismit ja monimuotoisuutta ylläpitävät ekologiset olosuhteet ovat kuitenkin yhä pitkälti hämärän peitossa. Keskeinen pala tämän palapelin ratkaisemisessa onkin mutaationopeuden ja molekyylitason muutosten tarkka analyysi C. jejuni bakteerilla sekä laboratoriokokein että hyvin kuvattujen epidemioiden syvällisen analyysin kautta.

Tällä hetkellä pitkän aikavälin evoluutiotutkimuksia tai tutkimuksia evolutiivisista muuttujista ajan mittaan luonnollisissa populaatioissa ei ole saatavilla tämän tärkeän taudinaiheuttajan osalta. Rekombinaatio on lisäksi hallitsevassa roolissa tämän bakteeripatogeenin kehityksessä, mutta sen dynamiikka on vain osittain selvillä.

Soveltamalla korkean suoritustehon sekvensointiteknologiaa (high throughput sequencing technology, aiemmin tunnettu myös seuraavan sukupolven sekvensointitekniikoina, NGS) kokeellisesti kehittyneiden C. jejuni kantojen analysoimiseksi, pyrimme tuottamaan puolueettoman suoran arvion spontaanien mutaatioiden kertymisestä ja kirjosta neutraalissa ympäristössä ja määrittelemään evoluution dynamiikkaa adaptaation aikana. Lisäksi tutkimme kromosomaalista integraatiota luonnollisen transformaation seurauksena yhdistämällä NGS analyysin ja in vitro transformaation.

Ryhmän jäsenet
DVM Mirko Rossi, dosentti, apulaisprofessori
MSc student Xiaochang Yang