Suomenajokoiran ataksiaprojektissa läpimurto: geenivirhe löytyi

Suomenajokoirat ovat osallistuneet aktiivisesti geenitutkimuksiin viimeisen parin vuoden ajan. Yhdessä rotujärjestön kanssa olemme rakentaneet ajokoirien DNA-pankkia, johon on kertynyt näytteitä liki 600 koirasta. DNA-pankin tarkoitus on tukea perinnöllisten sairauksien ja rodun perinnöllisen monimuotoisuuden tutkimusta.

Ajokoirissa esiintyy muutamia vakavia perinnöllisiä sairauksia kuten ataksiaa, sydänvikoja, atopiaa ja lymfoomaa. Näiden sairauksien geenitaustoja voidaan nyt selvittää uusin geeniteknologian työkaluin. Tutkimuksen avulla voidaan tunnistaa sairauksia aiheuttavat geenivirheet ja kehittää geenitestejä jalostuksen apuvälineeksi. Geenitestien avulla sairauksia voidaan sitten vastustaa järjestelmällisesti ja jopa hävittää rodusta kokonaan. Samalla voidaan myös turvata rodun monimuotoisuutta pitämällä terveitä kantajakoiria jalostuksessa mukana.

Viimeisen kahden vuoden aikana olemme keränneet näytteitä aktiivisesti perinnöllisen pikkuaivosairauden eli ataksian geenitaustan selvittämiseksi. Ataksian ensimmäiset oireet ilmaantuvat yleensä kahden kuukauden ikään mennessä ja sairaiden pentujen käynti muuttuu hapuilevaksi, koska sekä tasapainon että liikkeiden hallitsemisessa on vaikeuksia. Ataksia pahenee nopeasti ja lopulta myös syöminen käy mahdottomaksi hallitsemattomien pään liikkeiden takia. Sairaat pennut joudutaan lopettamaan.

Ataksiaprojektissa on nyt tehty läpimurto: olemme keräämämme aineiston perusteella paikantaneet ja tunnistaneet sairauden aiheuttavan geenivirheen! Tutkimustulokset osoittavat, että sairaus periytyy yhden geenin välityksellä ja vahvistaa aiemman epäilyn peittyvästi periytyvästä sairaudesta. Tällä geenilöydöllä on useita merkittäviä vaikutuksia jalostuksen ja tutkimuksen kannalta. Geenivirheen tunnistaminen mahdollistaa nyt geenitestin kehittämisen rodulle ja sen avulla voidaan selvittää, mitkä koirat kantavat geenivirhettä perimässään. Jalostukseen voidaan valita sekä normaali-normaali ja normaali-kantaja yhdistelmiä. Kaikki terveet kantajakoirat voidaan pitää jalostuksessa mukana.

Yksilö perii aina kummaltakin vanhemmalta yhden kopion kustakin geenistä ja näin jokaisesta geenistä on kaksi kopiota perimässä. Nyt löydetty geenivirhe nähtiin sairailla pennuilla homotsygoottisena eli näiden molemmissa geenikopioissa oli geenivirhe eli mutaatio. Sairaiden pentujen terveillä vanhemmilla muutos esiintyi vain toisessa geenikopiossa. Vanhemmat ovat siis geeninkantajia ja geenivirheen suhteen heterotsygoottisia. Terveillä pentuesisaruksilla puolestaan muutos havaittiin vain heterotsygoottisena tai vaihtoehtoisesti molemmat kopiot geenistä olivat mutaatiovapaita, ns. villityypin muotoa. Nämä havainnot sopivat hyvin resessiiviseen eli väistyvään periytymismalliin, jossa sairauden ilmenemiseksi tarvitaan kaksi kopioa geenivirheestä.

Geenitestillä voidaan tunnistaa kantajat jo pentulaatikosta

Koska löydetty mutaatio esiintyy homotsygoottisena vain sairailla pennuilla, voidaan tähän tietoon perustuen tarjota suomenajokoirille ataksiageenitesti. Geenitestin avulla on mahdollista estää uusien ataksia-pentujen syntyminen seulomalla ataksian kantajat mutaatiovapaista koirista. Kantaja-koirat voidaan pitää kuitenkin mukana jalostuksessa ilman riskiä ataksia-pentujen syntymisestä, kunhan niille valitaan mutaatiovapaat kumppanit. Tämä mahdollistaa haluttuja ominaisuuksia omaavien kantajakoirien käytön jalostuksessa ja samalla estää suomenajokoirapopulaation geneettisen monimuotoisuuden vähenemistä. Pitää kuitenkin muistaa, että kantaja-mutaatiovapaa yhdistelmistä syntyvillä pennuilla on resessiivisen periytymismallin mukaisesti 50 % todennäköisyys olla kantajia ja vastaavasti 50 % todennäköisyys olla täysin mutaatiovapaita.

Rakennamme parhaillaan geenitestiä rodun jalostuksen apuvälineeksi ja sen voi tilata syyskuun alusta kaupallisen laboratorion, Genoscoper, kautta. Tilaukseen liittyvät yksityiskohdat ja hinnat tulevat näkyviin Genoscoperin sivuille. Geenivirheen voi jatkossa testata jo pennuista poskisolunäytteillä. Tulosten perusteella näkee kantajapennut ja pennut, jotka tulevat sairastumaan ataksiaan. Geenitestistä on hyötyä myös eläinlääkäreille taudindiagnosoimiseksi: ataksiaepäily voidaan vahvistaa geenitestillä nopeasti. Kaikki omistajat, jotka ovat toimittaneet verinäytteitä koiristaan tutkimusryhmälle, voivat pyytää kaupallista testiä koirastaan ilman, että uutta näytettä tarvitsee toimittaa laboratorioon.

Joka kymmenes ajokoira kantaa geenivirhettä

Ataksiageenin tunnistaminen kyettiin tekemään varsin vaatimattomalla näytemäärällä: 13 sairaalla pennulla, 13 kantaja-vanhemmalla sekä 20 terveellä pentue-sisaruksella. Lisäksi tutkittiin yhden kantaja-koiran vanhemmat, joista toinen osoittautui täysin mutaatiovapaaksi ja toinen heterotsygoottiseksi kantajaksi. Löydöksen varmistamiseksi muutoskohta tutkittiin vielä noin 250 sattumanvaraisesti valitusta terveestä suomenajokoirasta ja neljästä terveestä erirotuisesta koirasta. Terveinä verrokkeina käytetyistä suomenajokoirista noin 90 % oli täysin vapaita mutaatiosta ja noin 10 % oli heterotsygoottisia mutaation kantajia. Muiden rotujen edustajat olivat mutaation suhteen villityyppisiä. Alustavien tulosten perusteella joka kymmenes suomenajokoira kantaa geenivirhettä perimässään. Tarkemmat frekvenssit paljastuvat jatkossa laajemmassa tutkimuksessa.

Suomenajokoirien geenilöytö saattaa edistää myös ihmisataksioiden tutkimusta

Suomenajokoirissa tehty geenilöytö on merkittävä laajemminkin ataksiatutkimuksen kannalta. Kyseistä geeniä ei ole aiemmin liitetty ataksioihin muissa eläimissä tai ihmisessä. Voimme nyt tutkia ataksiapotilaita ja selvittää liittyykö tämä geeni johonkin ihmisataksiaan. Ihmisillä esiintyy kymmeniä erilaisia ataksioita eikä niiden kaikkia geenitaustoja ole kyetty selvittämään. Vastaava geenilöytö mullistaisi varhaisdiagnostiikan näiden potilaiden osalta ja parantaisi sairauden tutkimusta.

Geenilöytö avaa aina ovet myös sairausmekanismin selvittämiseen. Suomenajokoirilla geenivirhe johtaa pikkuaivojen surkastumiseen. Mekanismi, joka tämän aiheuttaa on täysin tuntematon, mutta geenilöytömme mahdollistaa tämän biologisen ongelman tarkastelun nyt aivan uudella tavalla. Opimme jatkossa paljon uutta myös hermoston ja aivojen toiminnasta ja tämän geenin roolista hermokudoksissa.

Geenilöydöt riippuvat näytteistä ja yhteistyöstä

Ataksiaprojekti on osa prof. Lohen koirien geenitutkimus hanketta Helsingin yliopistossa ja Folkhälsanin tutkimuskeskuksessa. Ataksiaprojekti on osa Kaisa Kyöstilän väitöskirjatutkimusta. Tutkimusryhmämme sai ensimmäinen näytteen ataksiapennusta loppuvuodesta 2006. Geenivirheen löytämiseen meni aikaa tästä reilut kaksi vuotta. Suurin osa ajasta on käytetty näytteiden keräämiseen. Tutkimusta on vauhdittanut sairauden selkeä periytymismalli sekä toimiva yhteistyö rotujärjestön ja muiden tutkijoiden kanssa. Osa ataksiapennuista on tutkittu huolellisesti mm. magneettikuvuksessa Eläinsairaala Aistissa eläinneurologi Sigitas Sizinauskaksen toimesta. Kliiniset tulokset on myös varmistettu patologisesti Helsingin yliopiston eläinlääketieteellisessä tiedekunnassa.

Tutkimusprojektin käynnistämisessä avainasemaan nousee rotujärjestön puolelta jalostustoimikunnan puheenjohtaja ELL Esko Suhonen. Eskon asiantunteva ja sitkeä työ rodun terveyden edistämiseksi saa nyt ansaitun palkinnon: ataksiageenin löytö merkitsee nyt myös ensimmäistä geenitestiä kotimaiselle rodulle. Suomenajokoirien ataksiaa on tutkittu aiemmin jo 1970-luvulla Eläinkorkeakoulussa. Sairauden kliininen ja patologinen kuva alkoi silloin selviytyä ja astutuskokeilla todettiin nyt vahvistettu peittyvä periytymismalli. Vuosikymmeniä sitten geenien tunnistaminen ei ollut mahdollista ja koirien perimän kartoitus on tehnyt tämänkin löydön mahdolliseksi tänään.

Muiden tutkimusprojektien tavoin myös ataksiatutkimus on kuitenkin ollut pitkälti riippuvainen näytteiden määrästä. Ataksiageeniä etsittiin ensin aiemmin tunnettujen ihmisillä ja hiirillä ataksiaa aiheuttavien geenien joukosta. Tällä menetelmällä ei kuitenkaan saatu tulosta. Kun näytteitä oli kerääntynyt tarpeeksi, geeniä oli mahdollista etsiä koko perimän laajuisella kartoituksella. Menetelmällä paikannettiinkin sairauteen liittyvä kromosomaalinen alue ja geenivirhe tällä alueella sijaitsevasta yhdestä geenistä. Tutkimuksesta on valmisteilla tieteellinen julkaisu ja sen jälkeen on mahdollista kertoa tarkempia yksityiskohtia geenistä ja sen roolista tässä ataksiassa.

Seuraavaksi tutkimuksessa on tarkoitus keskittyä löydetyn geenimutaation vaikutusten tutkimiseen. Löydetyn ataksiageenin valkuaisainetta koodaavalta alueelta löytyi aminohapon vaihtumiseen johtava mutaatio. Proteiinit koostuvat aminohapoista ja rakentuvat geenien ohjeiden mukaisesti. Näissä tutkimuksissa pyritään varmistamaan se, että aminohapon vaihtuminen toiseksi aiheuttaa muutoksia proteiinin toiminnassa ja lisäksi halutaan tutkia miten mutaatio johtaa pikkuaivojen rappeutumiseen ja ataksian syntyyn. Koska tutkimus jatkuu vielä, myös näytteitä otetaan yhä vastaan. Mikäli uusia ataksiapentuja ilmaantuu, pyydetään omistajia olemaan yhteydessä tutkimusryhmään.

Tutkimusryhmä kiittää suuresti kaikkia tutkimukseen osallistuneita suomenajokoirien omistajia ja kasvattajia sekä suomenajokoirajärjestöä tutkimuksen tukemisesta. Kaikille tutkimukseen osallistuneille koirille, myös terveinä verrokkeina käytetyille, tullaan lähettämään tieto siitä oliko koira mutaation suhteen homotsygoottinen, heterotsygoottinen vai täysin vapaa siitä. Rahoitusta ataksiatutkimukseen on antanut mm. Suomen Akatemia, Biocentrum Helsinki, Sigrid Juseliuksen Säätiö sekä Suomen Eläinlääketieteen Säätiö. Suomenajokoirajärjestö on tukenut myös taloudellisesti projektiin liittyvää näytteiden keräämistä arvokkaalla tavalla.

Ataksiageenitesti osoittaa jälleen miten koirien geenitutkimus tuottaa jatkuvasti ja nopeallakin aikataululla uusia apuvälineitä koirien terveempään jalostukseen ja palvelee samalla omien sairauksiemme tutkimuksessa. Suomenajokoirien geenitesti on omalla tavallaan myös historiallinen: se on ensimmäinen kotimaiselle rodulle tunnistettu ja kehitetty geenitesti. Aiemmin olemme löytäneet ja testanneet mm. lagottoja pentuiän ohimenevän epilepsian suhteen.