Kaksostutkimus on elegantti tapa erottaa perimän vaikutus ympäristön vaikutuksesta

Avainkysymys on, muistuttavatko identtiset kaksoset toisiaan enemmän kuin epäidenttiset. Kaksostutkimusta on tehty Suomessa 50 vuotta — muun muassa rikollisuuden, päihteidenkäytön, mielenterveyden, kouluttautumisen, syövän, unen ja lihavuuden ymmärtämiseksi.

Juttu on julkaistu Yliopisto-lehdessä 8/2024. 

Miksi olemme sellaisia kuin olemme? Entä miksi toimimme, kuten toimimme? Kriminologian professori Antti Latvala etsii näihin kysymyksiin vastauksia kaksosia tutkimalla.

— Kaksostutkimus on elegantti,helppo tapa huomioida sekä perimän että ympäristötekijöiden vaikutus.

Identtiset kaksoset perivät vanhemmiltaan täsmälleen samat geenit. Epäidenttisillä kaksosilla taas vain puolet geeniperimän vaihtelusta on yhteistä. Kaksostutkimuksissa selvitetään, muistuttavatko identtiset kaksoset tutkittavan ominaisuuden suhteen toisiaan enemmän kuin epäidenttiset kaksoset. Näin tutkijat voivat erottaa toisistaan kasvuympäristön ja perimän vaikutukset.

Latvala on paneutunut rikollisuuteen, alkoholin käyttöön ja mielenterveysoireiluun. Häntä kiinnostaa se, miten perimän huomioiminen voi auttaa tutkimaan ympäristön vaikutusta.

— Jos ei huomioida ilmiöiden geneettistä taustaa, tehdään helposti vääriä johtopäätöksiä siitä, miten tietyt ympäristötekijät vaikuttavat, Latvala toteaa.

Esimerkiksi vanhemman masennus voi vaikuttaa lapsen elämänkulkuun kasvuympäristön kautta. Toisaalta vanhemman masennus saattaaolla yhteydessä erilaisiin riskeihin myös sen takia, että lapsi perii vanhemmalta geenejä, jotka lisäävät todennäköisyyttä vastaavan oireilun kehittymiseen. Kaksostutkimus auttaa tunnistamaan ne ympäristötekijät, joilla on merkitystä senkin jälkeen, kun geenien vaikutus on huomioitu.

Lukuisia geenejä

2000-luvun taitteessa moni tutkimusryhmä haaveili löytävänsä tietyn geenin vaikkapa masennuksen tai verenpainetaudin taustalta. Julkisuudessa näihin pyrkimyksiin tartuttiin innolla ja suurten lupausten notsikoita syntyi helpommin kuin varsinaisia läpimurtoja. 

Nykyisin tiedetään, että monimutkaisten ominaisuuksien ja sairauksien taustalta löytyy lukuisia geenejä, joiden yhteisvaikutus määrittyy vuorovaikutuksessa ympäristön kanssa.

Tutkijat etsivät koko ihmisen perimän laajuudelta DNA-ketjun kohtia, jotka ovat yhteydessä tutkittavaan ominaisuuteen, esimerkiksi tiettyyn sairauteen. Lopputuloksena syntyy useaan geeniin perustuva indeksi, jolla voidaan arvioida kunkin perinnöllistä riskiä saada kyseinen sairaus. Menetelmää kutsutaan genominlaajuiseksi assosiaatioanalyysiksi.

Perheasetelma kiinnostaa

Genominlaajuinen assosiaatioanalyysi kertoo vain sen, mitkä DNA:n pätkät ovat tilastollisesti yhteydessä tutkittavaan ominaisuuteen — ei siitä, vaikuttavatko ne suoraan kyseiseen ominaisuuteen.

Lapset perivät geeninsä vanhemmiltaan, joten esimerkiksi tietyn geenimuodon yhteys koulutustasoon voi selittyä sillä, että geeni vaikuttaakin vanhempien kasvatustyyliin, mikä taas heijastuu lapsen koulupolkuun.

Antti Latvalan mukaan kaksostutkimus ja muut perhetutkimusasetelmat ovatkin alkaneet kiinnostaa myös genominlaajuisia assosiaatioanalyysejä tekeviä tutkijoita.

— Jo muutaman vuoden ajan kuumin juttu on ollut se, että analyysit tehdään perheen sisäisessä asetelmassa: verrataan sisaruksia toisiinsa.

Kun kasvuympäristön vaikutus otetaan huomioon, saatetaan todeta, ettei geeni-indeksi enää ennusta tutkittavaa ominaisuutta yhtä hyvin.

Muun muassa koulutustason kohdalla vaikuttaakin siltä, että merkittävä osa geenien vaikutuksesta tapahtuu epäsuorasti ympäristön kautta.

Annostelu oikein

Tutkimusjohtaja Jaakko Kaprio on ollut mukana tekemässä suomalaisia kaksostutkimuksia 1970-luvulta lähtien. Farmakogenetiikka on yksi nykytutkimuksen suuntauksista, jonka kokenut tutkija tahtoo nostaa esiin.

Esimerkiksi syövän hoidossa geenitieto auttaa arvioimaan, millä todennäköisyydellä tietty lääke aiheuttaa vakavia sivuvaikutuksia. Ihmisen geeneistä voi arvioida, kuinka nopeasti hänen aineenvaihduntansa käsittelee eri lääkeaineita. Tieto auttaa määrittämään sopivan lääkeannoksen, Kaprio kuvaa.

Geneettisen tiedon käyttäminen ennaltaehkäisevästi on kiinnostava, mutta vaikea kysymys. Kaprio mainitsee tutkimustiedon alkoholismille tai väkivaltaiselle käyttäytymiselle altistavista geeneistä ja ympäristötekijöistä.

— Missä kohtaa vahingolliseen kehityskulkuun tulisi koettaa puuttua?

Kysymykset vaativat yhteiskunnallista keskustelua ja päättäjien tekemiä valintoja, Kaprio arvioi.

— Me tutkijat esitämme tutkimusnäytön. Kansaa edustavat poliitikot päättävät, mihin puututaan ja mihin ei.

Yliopisto-lehti on Helsingin yliopiston tiedeaikakauslehti, joka on sitoutunut Journalistin ohjeisiin. 

 

Puoli vuosisataa

Suomen ensimmäinen kaksospareista koostuva tutkimusaineisto koottiin Helsingin yliopistossa vuonna 1974. Aineistossa oli 16 000 kaksosparia, jotka olivat syntyneet ennen vuotta 1958. Tutkijat selvittivät tupakoinnin yhteyttä myöhempiin terveysongelmiin. Tutkimus keskittyi kaksosiin, joista vain toinen tupakoi.

Myöhemmin tutkijat kokosivat vielä kaksi uutta aineistoa 1970–80-luvulla syntyneistä kaksosista ja heidän perheenjäsenistään.

Tutkimuksiin osallistuneita kaksosia on säännöllisesti kutsuttu seurantatutkimuksiin, joissa on kerätty kattavasti tietoa heidän elämäntilanteistaan. 50 vuoden aikana kaksosaineistoja on käytetty esimerkiksi syövän, alkoholin ongelmakäytön, unen, lihavuuden ja mielenterveyshäiriöiden tutkimukseen.

Kaksostutkimuksen vaiheita juhlistettiin heinäkuussa kansainvälisessä symposiumissa Meilahdessa.

Tutkijoiden ääni esiin

Professori Danielle Dick Rutgersin yliopistosta Yhdysvalloista on erikoistunut päihteiden ongelmakäytön tutkimukseen. Hänen väitöskirjansa pohjautui suomalaiseen kaksosaineistoon, ja Dick on ollut siitä lähtien mukana suomalaisissa tutkimusprojekteissa.

— Kaksostutkimus on opettanut, että perimän vaikutus päihdeongelmiin ei ole tarkkarajaista, Dick toteaa. Samat geenit voivat lisätä todennäköisyyttä sekä lapsuusiän aggressiivisuudelle ja tarkkaavuusongelmille että aikuisiän alkoholi- tai huumeongelmille ja vahingolliselle käytökselle muita kohtaan, Dick sanoo.

— Kaksostutkimusten tulokset voivat ohjata uusien genominlaajuisten assosiaatioanalyysien suunnittelua. Jos eri haasteiden taustalla vaikuttavat samat geenit, ei kannata keskittyä vain tiettyyn päihdeongelmaan tai diagnoosiin. Tutkijat voivat koota yhteen tutkimustietoa kaikista toisiinsa liittyvistä käyttäytymispiirteistä.

— Näin syntyy kattavampia tutkimusaineistoja. 

Dick toivoo tutkijoilta punnittuja puheenvuoroja geneettisen tiedon hyödyntämisestä.

— Tutkijoiden tulisi ottaa isompi rooli julkisessa keskustelussa. Yritykset tarjoavat jo kovaa vauhtia henkilökohtaista geneettistä tietoa suurelle yleisölle.

Professorin tutkimusryhmä on suunnitellut verkkosivuston, jonka kautta ihmiset voivat saada tietoa perimänsä ja ympäristönsä riskitekijöistä. Tavoitteena on tukea ihmisiä kohti terveellisempää elämäntapaa ja ehkäistä esimerkiksi päihdeongelmia.

Danielle Dick vieraili heinäkuussa kaksostutkimuksen juhlasymposiumissa Helsingin yliopistossa.