Hiiriä, ihmisiä ja alkoholia

Olemme kaikki syntyneet perintötekijöittemme ja elinympäristömme yhteistyön tuloksena. Olemuksemme on siis melkoista sattuman kauppaa, eivätkä kortit jakaudu aina reilusti. Ensin ympäristö vaikuttaa sukusoluihin ja myöhemmin kehitykseemme kohdussa. Vanhempammekaan eivät voi aina tehdä terveellisiä valintoja puolestamme, etenkään jos he eivät ole edes tienneet elämämme alkaneen. Heti alkumetreillä kehitykseemme on vaikuttanut sattuma ehkä enemmän kuin halumme uskoa.

Tutkimuksessa selvitämme miten alkoholi vaikuttaa sikiönkehitykseen. Hiirimallissa, jossa emo juo alkoholia hedelmöityksestä poikasten hermoston muodostumisen alkuun, on löydetty samankaltaisia piirteitä kuin alkoholille raskauden aikana altistuneilla lapsilla: pieni koko, ylivilkkautta sekä rakenteellisia muutoksia vastaavilla alueilla kasvoja ja kalloa. Lisäksi tämän alkoholialtistuksen on huomattu aiheuttavan muutoksia aikuisten jälkeläisten aivojen rakenteissa.

Hiiren varhainen alkoholialtistus vastaa ihmisen kehityksessä ajanjaksoa kolmannesta raskausviikosta eli hedelmöityksestä aina kuudennen raskausviikon alkuun. Tuleva äiti ei välttämättä vielä edes tiedä olevansa raskaana. Aiemmin on ajateltu, ettei alkiota voi suuremmin vahingoittaa aivan alkuraskaudesta. Tai jos vahingoittaakin, menee raskaus jo tässä vaiheessa kesken, ilman että kukaan huomaa sen edes alkaneen. Mutta entäpä jos alkoholi aiheuttaakin vain pieniä muutoksia ja raskaus jatkuu? Millaisia nämä muutokset voisivat olla?

Mekanismit, joilla ympäristö vaikuttaa geenien toimintaan ja sikiönkehitykseen, ovat yhä epäselviä. Näitä tapahtumaketjuja tutkii geenitutkimuksen tuore tulokas ympäristöepigenetiikka. Termi epigenetiikka on vähitellen tullut tutummaksi laboratorioiden ulkopuolellakin. Se on genetiikan alue, jossa ei tutkita muutoksia itse DNA-ketjussa, vaan ketjuun sitoutuvissa molekyyleissä. Näitä molekyylejä kutsutaan epigeneettisiksi merkeiksi ja ne vaikuttavat geenien toimintaan ja siten myös proteiinien syntyyn.

Epigeneettiset merkit voivat istahtaa tiukasti geenin säätelyalueelle, estää geenin luentaan vaadittavien säätelytekijöiden sitoutumisen ja hiljentää geenin. Toisaalta säätelytekijöitä voi myös puuttua, mistä johtuen geeni tuottaakin hillittömän määrän proteiinia ja sotkee näin solun toimintaa. Merkkien ansiosta DNA-juoste voi olla pakkautunut solussa tiukasti, jolloin juosteen geenit ovat hiljentyneet, tai vastaavasti löyhästi, jolloin geenejä luetaan aktiivisesti. Näitä merkkejä tulee lisää ja niitä häviää meiltä jokaiselta elämämme aikana. Muutos merkeissä voi olla ratkaiseva askel esimerkiksi syövän kehityksessä, mikä johtaa solujen villiintyneeseen jakautumiseen ja kasvaimeen.

Varhainen raskaus, jolloin geenien toimintaa säätelevät epigeneettiset merkit asettuvat paikoilleen, on tutkimusten mukaan erityisen herkkä erilaisten ympäristötekijöiden vaikutuksille. Kiivaan solujen jakautumisen ja erilaistumisen ansiosta muutokset voivat levitä laajalle eri kudoksiin. Hiirillä tehdyissä tutkimuksissa huomasimme, että raskaudenaikainen alkoholialtistus kehityksen alussa muuttaa juuri näitä geenien säätelyyn vaikuttavia epigeneettisiä merkkejä sekä geenien toimintaa eri kudoksissa. Nämä muutokset säilyvät läpi hiirenpoikasen elämän. Äskettäin julkaistun kanadalaisen tutkimuksen mukaan alkoholi aiheuttaa pysyviä muutoksia myös ihmisen epigeneettisissä merkeissä: raskauden aikana alkoholille altistuneilta lapsilta on löytynyt samanlaisia muutoksia suun limakalvolta pyyhkäistyistä soluista.

Mitä hyötyä näiden alkoholin aiheuttamien ja geenien toimintaan vaikuttavien muutosten ymmärtämisestä meille sitten voisi olla? Noin puolet raskauksista on suunnittelemattomia. Jos alkoholi vaurioittaa alkiota ennen kuin äiti edes tietää raskaudesta, on asiaan mahdotonta vaikuttaa. Alkoholinkäytön lopettaminen heti kun raskaus huomataan parantaa lapsen mahdollisuutta syntyä terveenä. Kaikki äidit eivät kuitenkaan pysty alkoholinkäyttöään lopettamaan, eikä myöhäinen lopettaminen kuitenkaan poista jo mahdollisia aiemmin aiheutuneita vaurioita. Jos tiedämme mekanismin, voisimme yrittää ehkäistä haittojen syntymisen tai geeniterapian tekniikoiden kehittyessä jopa korjata jo syntyneet häiriöt.

Vähintäänkin voimme tutkimuksen avulla selvittää alkoholin aiheuttamien epigeneettisten muutosten yhteyden lapsen kehityshäiriöihin ja käyttää näitä biologisia merkkejä vaurioiden laajuuden tunnistamisessa. Jos varhainen alkoholialtistus näkyy useissa eri kudoksissa, tulevaisuudessa pelkkä verinäyte tai pyyhkäisynäyte posken limakalvolta voisi auttaa parempaan elämään. Kunnianhimoinen tavoitteemme on luoda alkoholivaurioiden diagnosointimenetelmä maailmanlaajuiseen käyttöön. Tätä diagnosointipaneelia käyttämällä olisi mahdollista arvioida vaurioiden laajuus heti lapsen synnyttyä ja räätälöidä juuri hänen kehitykselleen sopiva kuntoutus.

Kysymyksiä on paljon. Vielä ei tiedetä, millä mekanismeilla ympäristö voi vaikuttaa alkion epigeneettisiin merkkeihin ja mitkä alueet ovat herkkiä muutoksille. Epäselvää on myös, millainen määrä alkoholia saa aikaan pysyviä vaurioita ja mitkä kehityksen hetket ovat erityisen kriittisiä. Ei tiedetä myöskään sitä, kuinka hyvin hiirillä tehdyt tutkimukset vastaavat ihmisen alkoholialtistusta.

Hiirimallin lisäksi olemme tutkineet raskauden aikana alkoholille altistuneista vastasyntyneistä lapsista keräämiämme näytteitä. Aloitimme tutkimukset istukkakudoksella ja huomasimme, että alkoholi vaikuttaa sekä epigeneettisiin merkkeihin että kasvuun vaikuttavien geenien toimintaan. Mikä mielenkiintoisinta, tuloksemme näyttävät vahvistavan aiempia havaintoja perintötekijöiden merkityksestä alkoholivaurioiden synnyssä. Pysykää kuulolla, kerromme uusista tuloksistamme heti kun työmme on valmis julkaistavaksi!

Nina Kaminen-Ahola
Epigenetiikan dosentti
Helsingin yliopisto