Mikrobeista on ollut ihmiskunnalle paljon harmia, mutta myös paljon iloa, sillä olemme oppineet hyödyntämään niitä biotekniikan työjuhtina. Monet lääkeaineet ovat nykyisin mikrobien tuottamia, muun muassa antibiootit, tietyt syöpälääkkeet, interleukiini ja interferoni. Vasta-aineita ei tarvitse enää tuottaa kaneissa tai marsuissa, sillä ne tuotetaan geenitekniikoiden avulla soluviljelmissä.

Mikrobien avulla olemme oppineet tutkimaan perimää, diagnosoimaan sairauksia, sekvensoimaan ihmisgenomia ja kehittämään lääkkeitä ja geenihoitoja vaikeisiin sairauksiin. Tuore esimerkki on suomalaisen tutkimuksen pohjalta kehitetty virtsarakkosyövän geenilääke, joka sai joulukuussa 2022 myyntiluvan Yhdysvalloissa. Kuopiossa valmistettava lääke, Adstiladrin, on täsmälääke pinnallista virtsarakon syöpää sairastaville potilaille.

“Geenihoidon malli on kaapattu viruksilta. Lääke on tehty mikrobiologian kautta tulleilla työkaluilla ja se on tuotettu bioreaktoreissa, jotka perustuvat mikrobiologiaan”, Itä-Suomen yliopiston professori Seppo Ylä-Herttuala kertoo Lääketieteen Säätiön podcastissa.

Kaiken kaikkiaan geenilääkkeitä on länsimaissa jo markkinoilla toistakymmentä — ja lisää on luvassa. Samaan aikaan yleistyvät myös muut biologiset lääkkeet, kuten autoimmuunisairauksien ja syöpien hoidossa käytettävät monoklonaaliset vasta-aineet.

“Jos katsotaan, millaisia uusia lääkeaineaihioita on eri vaiheiden kliinisissä tutkimuksissa, huomattava osa niistä on biologisia lääkkeitä”, Turun yliopiston biokemian professori Mikko Metsä-Ketelä toteaa podcastissa.

Biologiset lääkkeet tuotetaan aina soluissa, tyypillisesti bakteeri-, hiiva- tai eläinsoluviljelmissä. Tuotannon siirtämisessä soluihin hyödynnetään geenitekniikan keinoja, jotka on kehitetty mikrobien avulla.

Entsyymejä kuumissa lähteissä eläviltä mikrobeilta

Geenitekniikat alkoivat kehittyä 1970-luvulla, kun yhdysvaltalaistutkijat kehittivät E.coli -bakteerin avulla yhdistelmä-dna-teknologian eli menetelmän, jolla dna:ta voidaan yhdistää kahdesta eri organismista. Dna:ta opittiin leikkaamaan ja liimaamaan sekä siirtämään mikrobista toiseen. Tässä tarvittavat entsyymit löydettiin bakteereista ja viruksista.

Dna:ta eri kohdista leikkaavia restriktioentsyymejä löydettiin bakteereista satoja. Bakteereilla on tällaisia aseita laaja arsenaali, sillä niiden avulla ne pilkkovat kimppunsa hyökkäävän faagin eli bakteeriviruksen perimän palasiksi. Sittemmin bakteereilta löydettiin myös toisenlainen keino, jolla ne pilkkovat vierasta perimää, CRISPR-Cas9-järjestelmä.

Tutkija Emmanuelle Carpentier ja Jennifer Doudna kehittivät siitä välineen ihmisperimän muokkaukseen, “geenisakset”, vuonna 2012. He saivat Nobelin kemian palkinnon vuonna 2020. Bakteereilla on tällaisia aseita laaja arsenaali.

“Voidaan olettaa, että vastaavia metodeja, joilla mikrobit puolustavat itseään, löytyy vielä lisää. Niistä saadaan uusia työkaluja lääketieteen perustutkimukseen ja jopa ihan kliiniseen hoitoon. Ensimmäiset geenisaksia hyödyntävät kliiniset kokeet ovat jo menossa”, Ylä-Herttuala kertoo podcastissa.

Mikrobeja on kiittäminen myös siitä, että saimme menetelmät dna:n sekvensointiin ja ihmisperimän tutkimiseen. Tärkeä edistysaskel oli, kun yhdysvaltalaistutkija, nobelisti Kary Mullis kehitti vuonna 1983 PCR-menetelmän. Sillä voidaan monistaa organismin perimästä haluttua dna-pätkää siten, että sitä saadaan valtava, miljardikertainen määrä. Menetelmässä tarvittavat entsyymit löydettiin mikrobeista, jotka elivät erikoisessa ympäristössä.

“Toimivat entsyymit löydettiin kuumista lähteistä. Siellä oli evoluutio valikoinut bakteereita, joilla oli kuumissa olosuhteissa toimivia dna:ta kopioivia entsyymejä, polymeraaseja. Siten saatiin PCR toimimaan tehokkaasti.”

Lääkkeiden tuotanto mikrobeissa yleistyy

Nykyisistä lääkkeistä iso osa on niin sanottuja pienimolekyylisiä yhdisteitä, jotka pystytään valmistamaan kemiallisesti. Esimerkki tällaisesta perinteisestä lääkeaineesta on pajunkuoresta alun perin eristetty särkylääke aspiriini, jota valmistetaan kemiallisen synteesin avulla. Kemiallinen valmistus käy kuitenkin hankalaksi, mitä isommasta ja monimutkaisemmasta lääkemolekyylistä on kyse — eikä se onnistu lainkaan biologisten yhdisteiden, kuten proteiinilääkkeiden tai vasta-aineiden kohdalla. Ne tehdään mikrobien avulla.

Mikko Metsä-Ketelän mukaan viime vuosien kiinnostava ilmiö on, että mikrobeja on ryhdytty kokeilemaan aiempaa laajemmin myös pienimolekyylisten lääkeaineiden valmistuksessa. Esimerkiksi aspiriinia on jo onnistuneesti kokeiltu tuottaa mikrobissa, johon on siirretty tuottoa varten tarvittavat geenit pajusta.

Isoja lääkeaineiden biosynteesireittejä on siirretty hiivaan ja ne ovat alkaneet toimia. Lääkeaineiden biosynteesiä mikrobeissa pystytään myös muokkaamaan. Tällöin niistä voidaan pyrkiä kehittämään esimerkiksi aiempaa tehokkaampia tai vähemmän sivuvaikutuksia aiheuttavia. Esimerkiksi kun opioideja tuotetaan mikrobeissa, voidaan lisätä biosynteesiin uusia geenejä ja siten mahdollisesti tehdä johdannaisia, jotka toimisivat paremmin kivunlievitykseen.

“Tämä synteettisen biologian ala on nyt nousemassa kemiallisen synteesin rinnalle”, Metsä-Ketelä kertoo podcastissa.

Suomen lääketieteen säätiön Tulevaisuuden lääketiedettä -podcastin kuusiosaisella kaudella ”Ihmiskunnan viholliset — ja uskolliset ystävät” puhutaan mikrobien merkityksestä ihmisten terveydelle. 

Ruoantuotannon kansainvälistymisen myötä ruokamyrkytykset saattavat nykyisin levitä laajalle. Ihmiset saattavat syödä samoja pakasteita tai säilykkeitä  eri puolilla maata tai jopa maapalloa. Mutta miten mikrobit voivat päästä säilykkeeseen?

“Mikrobikasvu voi olla seurausta siitä, ettei säilykkeen kuumennuskäsittely ole ollut riittävä tai se on epäonnistunut tai purkki on vuotanut”, Ruokaviraston erityisasiantuntija Elina Leinonen kertoo Lääketieteen Säätiön podcastissa.

Periaatteessa metallisissa säilyketölkeissä olevat täysssäilykkeet, kuten hedelmä-, kala- ja ruokasäilykkeet, on kuumennettu niin korkeassa lämpötilassa ja paineessa, että kaikki mikrobit ovat kuolleet. Lopputuote on steriili eli siellä ei kasva mikrobeja.Tällainen täyssäilyke säilyy huoneenlämmössä pitkiä aikoja.

On vaaran merkki, jos säilyketölkki alkaa paisua tai kansi poksahtaa auki. Säilykkeeseen on voinut päästä bakteereita, jotka ovat kasvaessaan tuottaneet kaasua. Clostridium botulinum -bakteeri on siitä hankala, että se tuottaa itiöitä, lepomuotoja, jotka ovat hyvin kestäviä ympäristöolosuhteille. Yhdysvalloissa tapahtuneissa myrkytyksissä ilmeni, ettei chilikastiketölkkien valmistuksessa ei oltu käytetty riittävän voimakasta painetta ja kuumennusta. Itiöt eivät olleet tuhoutuneet — ja hapettomissa olosuhteissa kasvava bakteeri oli päässyt lisääntymään.

Suomessa botulismitapaukset ovat onneksi hyvin harvinaisia. Sen sijaan sen sukulaisbakteeri Clostridium perfringens sekä Bacillus cereus -bakteeri aiheuttavat ruokamyrkytysepidemioita vuosittain. Tuottamiensa itiöiden ansiosta ne säilyvät ruoassa, vaikka sitä kuumennetaan toistuvasti — ja määrä voi kasvaa niin suureksi, että ne aiheuttavat ruokamyrkytyksen.

“Jos samaa ruokaa lämmitetään monta kertaa uudelleen, aika, jonka ruoka on haaleaa moninkertaistuu, ja mikrobeilla on enemmän aikaa lisääntyä. Siten sairastumisen riski kasvaa”, Leinonen toteaa podcastissa.

Laajat epidemiat voivat yleistyä

Juhannusviikonloppuna 2021 Jyväskylän terveysasemat ja keskussairaala Novan päivystys ruuhkautuivat, kun vatsatautioireiden vuoksi hakeutui hoitoon noin 150 potilasta. Valtaosa oli lapsia. Vatsatautiepidemia oli alkanut levitä juhannusta edeltävällä viikolla.

Kahdessakymmenessä päiväkodissa sairastui yhteensä 620 lasta ja 108 työntekijää. Tartuntojen lähteeksi paljastui 18. kesäkuuta päiväkodeissa lounaalla tarjoiltu salaatti, joka oli toimitettu päiväkoteihin yhdestä samasta keskuskeittiöstä. Se sisälsi jäävuorisalaattia, joka oli tullut Saksasta Ruotsin kautta Suomeen.  Epidemian aiheutti Salmonella typhimurium -bakteeri.

Epidemiologieläinlääkäri Ruska Rimhanen-Finnen mukaan Jyväskylän salmonellaepidemia oli poikkeuksellisen laaja. Vaarana kuitenkin on, että tulevaisuudessa tällaiset epidemiat yleistyvät. Ruokia valmistetaan yhä isompia määriä ja isommissa yksiköissä. 

“Tälläkin hetkellä meillä on käynnissä kansainvälinen Salmonella Mbandaka -epidemia, jossa teemme tiiviisti yhteistyötä muiden maiden epidemiologien kanssa ja pyrimme selvittämään tartuntalähteitä”, Rimhanen-Finne kertoo podcastissa.

Bakteeri eivät kuole pakasteissa

Yksi yleistyvä ruokamyrkytysten lähde ovat viime vuosina olleet pakastetut valmisruoat ja muut elintarvikkeet, kuten marja-, hedelmä- ja kasvispakasteet. Mikrobit eivät pakastimessa kuole, vaikka niiden kasvu hetkellisesti pysähtyy. Eli jos ruoka on ennen pakastamista saastunut mikrobeilla, se on sitä myös pakastamisen jälkeen.

“Viime aikoina meillä on ollut useampi pakastetuotteisiin liittyvä kansainvälinen epidemia”, Rimhanen-Finne kertoo podcastissa.

Salmonella Mbandaka -epidemiassa yksi todennäköinen tartunnan lähde on pakastettu kananliha. Lisäksi vuonna 2018 Suomessa ja eri puolilla Eurooppaa oli listeriaepidemia, jossa sairastui kymmeniä ihmisiä ja kuoli kuusi. Tartunnanlähteeksi varmistui suomalaistutkimuksissa pakastemaissi. Myös hepatiitti A -virusta ja norovirusta on viime vuosina levinnyt pakasteiden, lähinnä pakastemarjojen, kautta.

Cryptosporidium-alkueläin yleistyy

Viime vuosina alkueläin Cryptosporidiumin aiheuttamia ruokamyrkytystapauksia on Suomessa havaittu lisääntyvissä määrin.

“Raportointimäärät ovat kolmikymmenkertaistuneet 2000-luvun alusta”, Rimhanen-Finne kertoo podcastissa.

Osin kyse on diagnostiikan tehostumisesta, mutta todennäköisesti tapausmäärät ovat myös kasvaneet, sillä Cryptosporidiumia todetaan aiempaa enemmän suomalaisissa vasikoissa.

“Aiemmin ajateltiin, että kryptosporidioosi on enemmänkin ulkomaan tuliainen, mutta nykyään tiedetään, että valtaosa tartunnoista on peräisin Suomesta eli kotoperäisiä.”

Maailmanlaajuisesti Cryptosporidium on myös merkittävin vesivälitteisten epidemioiden aiheuttaja. Ruotsissa tapahtui lokakuussa 2010 Östersundin kunnan alueella laaja vesijohtovesivälitteinen epidemia, jossa noin 27 000 ihmistä sai tartunnan. Haasteena on, että Cryptosporidiumin ookystat ovat erittäin kestäviä ja selviävät vedenpuhdistusmenetelmistä ja klooridesinfioinnista.

Suomessa vesivälitteisiä Cryptosporidium-epidemioita ei ole ollut, mutta Ruska Rimhasen-Finnen mukaan vesiepidemioihin kannattaa tulevaisuudessa varautua. Suomessa riskiä tulevaisuudessa voivat aiheuttaa vanhenevat vesijohtoverkostot.

“Vaikka vesivälitteiset epidemiat ovat Suomessa harvinaisia, niihin on hyvin tärkeä varautua. Pahimmillaan niissä voi sairastua hyvin iso määrä ihmisiä, kuten tapahtui Nokialla vuonna 2007."

Nokian vesiepidemiassa sairastui lähes 8500 ihmistä.

Suomen lääketieteen säätiön Tulevaisuuden lääketiedettä -podcastin kuusiosaisella kaudella ”Ihmiskunnan viholliset — ja uskolliset ystävät” puhutaan mikrobien merkityksestä ihmisten terveydelle. 

Isorokko on toistaiseksi ainoa virustauti, josta ihmiskunta on päässyt kokonaan eroon. Monista taudeista voitaisiin päästä periaatteessa eroon rokotusten kautta, mutta haasteena on rokotevastaisuus. Länsimaissa kehitetyt rokotukset aiheuttavat epäluuloja joissain maissa - eivätkä aivan suotta.

Vuonna 2011 Yhdysvaltain tiedustelupalvelu CIA järjesti paikallisen lääkärin avulla valerokotuksia Pakistanin Abbotabadissa. Vanhemmille kerrottiin, että vauvoille annettiin hepatiitti B-rokotuksia, mutta todellisuudessa vauvoilta otettiin salaa DNA-näytteitä. Operaatiossa jäljitettiin lapsia, jotka olivat sukua Osama bin Ladenille. Operaation kautta löytyi kolme bin Ladenin vaimoa, joilta saatiin tietoja al-Quida johtajan liikkeistä. Yhdysvaltalainen kommandojoukko sai kiinni surmasi terroristijohtajan toukokuussa 2011.

Tapahtuneen jälkeen Pakistanissa rokotusskeptisyys kasvoi etenkin ääri-islamistisilla alueilla ja rokotusten ottaminen väheni. Suomen rokotetutkimuksen lääketieteellinen johtaja Mika Rämet pitää tapahtunutta hyvin valitettavana.

“Onko näin, että tarkoitus pyhittää keinot ja minkälaisia keinoja kannattaa käyttää – olisi ehkä kannattanut vielä pohtia asiaa pari kertaa – luottamuksen voi oikeastaan menettää vain kerran. Sen jälkeen sen rakentaminen on hankalaa”, Rämet toteaa Lääketieteen Säätiön podcastissa.

Poliittiset olot ja rokotevastaisuus vaikeuttavat tautien hävittämistä

Periaatteessa kokonaan hävitettävissä olisivat sellaiset taudit, jotka leviävät vain ihmisten keskuudessa ja joihin on tehokas rokote: polio, tuhkarokko, sikotauti ja vihurirokko. Sen sijaan esimerkiksi influenssa- ja koronaviruksia ei saada koskaan hävitettyä, sillä ne leviävät myös eläimissä.

Maailman terveysjärjestö WHO on asettanut tavoitteekseen polion hävittämisen. Siinä ollaan päästy pitkälle, mutta tautia on edelleen endeemisenä Pakistanissa ja Afganistanissa. Näissä maissa on paljon rokotevastaisuutta. Esimerkiksi Pakistanissa ammuttiin kesäkuussa 2022 poliorokotteita antava rokotetyöntekijä ja kaksi hänen kanssaan liikkunutta poliisia.

Tuhkarokon hävittäminen on osoittautunut vaikeaksi, vaikka siihen on hyvä rokote. Tauti leviää herkästi rokottamattomassa väestössä. Tautiin kuoli vuonna 2018 maailmanlaajuisesti 140 000 ihmistä, joista valtaosa oli alle 5-vuotiaita lapsia.

“Ei siitä koskaan hyvä mieli tule, kun tästä puhuu”, Rämet toteaa podcastissa.

Onneksi kuitenkin suuressa osassa maailmaa tuhkarokosta, poliosta, vihurirokosta ja sikotaudista on päästy rokotusten avulla eroon — esimerkiksi Suomessa ei tarvitse pelätä sairastuvansa niihin. Arviolta 4-5 miljoonaa kuolemaa estyy rokotusten ansiosta joka vuosi. Koronarokotteet puolestaan estivät yhden vuoden aikana 2020-2021 noin 14,4 miljoonaa kuolemaa.

Koronavirus muuttuu hitaasti — ihmisten onneksi

Oletko koskaan pohtinut, miksi influenssavirusta vastaan tarvitaan uusi rokote joka vuosi, mutta joidenkin virusten torjumiseen riittää, kun saa rokotukset lapsena?

Tämä johtuu osin siitä, että virusten perimä muuntuu erilaisella nopeudella. Tartunnan jälkeen viruksen perimästä syntyy ihmissoluissa aina iso määrä kopiota. Influenssan perimä on rna:ta ja siihen tulee kopiointivaiheessa hyvin herkästi muutoksia. Nämä kopiontivirheet kasaantuvat kerta kerralta, kun virus siirtyy ihmisestä toiseen. Muutokset viruksen perimässä  johtavat lopulta niin isoihin muutoksiin influenssaviruksen pinnan piikkiproteiineissa, ettei elimistön puolustusjärjestelmä enää tunnista virusta. Tämän vuoksi joka vuosi tarvitaan uusi influenssarokote: virus on vuoden maailmalla kulkiessaan ehtinyt muuttua niin paljon, ettei vuotta aiemmin annettu rokote anna enää riittävän hyvää suojaa.

Kopiointivirheet viruksen perimässä kasaantuvat kerta kerralta, kun virus siirtyy ihmisestä toiseen.
Vaikka koronaviruksestakin (SARS-CoV-2) tulee uusia variantteja, kuten omikron ja kranken, se on virusten mittapuulla melko hidas muuntumaan. Tämä johtuu siitä, että koronaviruksella on käytössään oikolukumekanismi, jolla se tarkistaa rna:n kopioitumisen. Tämä on ihmisten kannalta hyvä asia. Koronavirus on suhteellisen muuttumaton ja siksi alkuperäiset rokotteet suojaavat yhä hyvin vakavaa tautimuotoa vastaan.

“Mutaatioita tulee huomattavan vähän. Evoluutiossa niitä aina tulee, mutta koronaviruksen kohdalla ei valtavia määriä”, Rämet kertoo podcastissa.

Tuhkarokkoa vastaan puolestaan riittää rokottaminen lapsena (MPR). Tämä johtuu siitä, että tuhkarokkoviruksessa ei ole tapahtunut vuosikymmenten varrella merkittäviä muutoksia. Sama rokote tepsii yhä. Tämä johtuu tutkimuksen mukaan siitä, että tuhkarokkoviruksen pintaproteiineissa pitäisi tapahtua samanaikaisesti muutoksia viidessä eri kohdassa, jotta viruksen pinta muuttuisi niin paljon, ettei puolustusjärjestelmä enää tunnistaisi virusta — eikä näiden muutosten jälkeen virus enää kykenisi tarttumaan isäntäsolun pinnalle.

Viruslääkkeet estävät viruksen lisääntymistä ja leviämistä

Bakteereja vastaan on käytössä iso liuta erilaisia antibiootteja, mutta miksi virustauteihin on vähän lääkkeitä?
Virustutkijan, professori Varpu Marjomäen mukaan haasteena on, että lääkkeen kehittäminen virusta vastaan vaatii paljon tarkkaa tietoa viruksen tartuntasyklistä: pitää ymmärtää, miten virus infektoi soluja ja mitä se tarvitsee soluista, jotta tarttuu tehokkaasti. Tämän tiedon karttuminen on hidasta ja vaatii paljon tutkimusta.

Suurin läpimurto on ollut tehokkaiden hiv-lääkkeiden saaminen käyttöön. Yhdistelmälääkehoidot mullistivat 1990-luvun puolivälissä hiv-potilaiden elämän. Ajoissa aloitetun hiv-lääkityksen ansiosta tartunta ei yleensä lyhennä elinikää.

Yhdistelmälääkehoidot mullistivat 1990-luvun puolivälissä hiv-potilaiden elämän.
Marjomäen mukaan monet lääkkeistä kohdistuvat viruksen proteaaseja vastaan. Proteaasit ovat entsyymejä, jotka vastaavat virusten kypsymisestä eli ne muokkaavat viruksen tarvitsemat proteiinit lopulliseen muotoonsa uuden viruksen rakentamista varten.

“Myös koronavirusta vastaan tällä hetkellä parhaat lääkkeet ovat juuri viruksen proteaasia vastaan”, Marjomäki kertoo podcastissa.

Marjomäki uskoo, että tulevaisuudessa saadaan tutkimusten myötä käyttöön myös entistä laajakirjoisempia lääkkeitä virustauteja kohtaan, sillä monet virukset käyttävät samanlaisia reittejä tartunnan yhteydessä.

Suomen lääketieteen säätiön Tulevaisuuden lääketiedettä -podcastin kuusiosaisella kaudella ”Ihmiskunnan viholliset — ja uskolliset ystävät” puhutaan mikrobien merkityksestä ihmisten terveydelle. 

Bakteerien antibioottiresistenssi on jatkuvasti paheneva ongelma. On arvioitu, että vuoteen 2050 mennessä 10 miljoonaa ihmistä tulee vuosittain kuolemaan antibiooteille vastustuskykyisten bakteerien vuoksi. Vertailun vuoksi: koronapandemiaan kuoli vuosina 2020-21 suoraan tai välillisesti arviolta 15 miljoonaa ihmistä ja virallisesti raportoitu määrä koko pandemian ajalta on noin 6,6 miljoonaa.

Antibiooteille vastustuskykyisiä bakteereita syntyy aina, kun antibiootteja käytetään. Jos käyttö on runsasta, myös vastustuskykyiset bakteerit väistämättä yleistyvät. Nykyisin on jo olemassa bakteerikantoja, joihin mitkään antibiootit eivät toimi.

“Pitkään resistenssi oli ongelma yksittäisten antibioottien kohdalla. Tällöin oli aina vielä joku vaihtoehto jäljellä. Nyt se alkaa olla monessa tapauksessa ongelma kaikkien antibioottien kohdalla. Siinä vaiheessa ei ole enää mitään vaihtoehtoista lääkettä”, Jyväskylän yliopiston akatemiatutkija Matti Jalasvuori toteaa Suomen Lääketieteen Säätiön podcastissa.

Vuonna 2017 BMJ-tiedelehdessä kerrottiin tapauksesta, jossa yhdysvaltalaisnainen kuoli kaikille antibiootille vastustuskykyisen bakteeerin aiheuttaman verenmyrkytykseen. 70-vuotias nainen oli viettänyt pitkiä aikoja Intiassa ja ollut siellä myös sairaalassa hoidettavana luunmurtuman vuoksi. Hän oli tuonut Intiasta mukanaan karbapeneemiresistentin Klebsiella pneumoniae -bakteerikannan, jonka Yhdysvalloissa tehdyissä tutkimuksissa todettiin olevan vastustuskykyinen 26 eri antibiooteille. Eli mikään käytettävissä olleista antibiooteista ei tehonnut.

Sairaalat ovat antibioottiresistenssin hautomoja

Suomessa antibioottiresistenssi on huomattavasti pienempi ongelma kuin esimerkiksi Intiassa, joka on nimetty maailman “antibioottipääkaupungiksi”. Suomessa lääkärit ovat jo pitkään olleet tietoisia resistenssiongelmasta ja antibiootteja määrätään tarkasti vain tarvittaessa. Intiassa antibiootteja käytetään runsaasti sekä ihmisten lääkinnässä että eläintuotannossa.

Erityisen ongelmallisia paikkoja antibioottiresistenssin kannalta ovat sairaalat. Niissä antibiootteja käytetään paljon ja ihmiset ovat heikossa kunnossa. Suomessa tilanne on vielä hyvä, mutta monissa maissa on isoja ongelmia — ja ne ovat korostuneet koronapandemian aikana. Kun koronapotilas joutuu tehohoidossa hengityskoneeseen, hän saattaa saada ympäristöstä antibiooteille vastustuskykyisen bakteerin.

Kun koronapotilas joutuu hengityskoneeseen, hän saattaa saada antibiooteille vastustuskykyisen bakteerin.
“On maita, joissa teho-osastoilla on omat, lähes kaikille antibiooteille vastustuskykyiset bakteerikantansa”, Jalasvuori kertoo podcastissa.

Antibioottien käyttö aiheuttaa bakteereille evolutiivisen paineen kehittyä siihen suuntaan, että ne kykenevät sietämään antibioottia. Käytännössä ne bakteerit selviävät hengissä, jotka saavat kehitettyä resistenssimekanismin — esimerkiksi kyvyn hajottaa antibioottia. Lisäksi bakteerit pystyvät liikkuvien geneettisten elementtien, kuten plasmidien, avulla antamaan resistenssissä tarvittavia geenejä toisilleen. Joissain tapauksessa bakteerit voivat kohdatessaan siirtää toisilleen resistenssigeenit lähes kaikkia antibiootteja vastaan.

“Lyhytkin kohtaaminen voi johtaa siihen, että antibiooteilla tapettavissa oleva bakteeri muuttuu muutamassa kymmenessä minuutissa kaikille antibiooteille vastustuskykyisiksi.”

Faagit auttavat nujertamaan superbakteereita

Mitä voidaan tehdä tilanteissa, joissa antibiootit eivät enää tehoa? Yksi ratkaisu ongelmaan on luvassa faagihoidosta, joita kehitetään ja kokeillaan nyt monissa maissa, myös Suomessa.

“Meillä on Helsingissä kokeellinen faagiterapiayksikkö. Siellä pystytään tekemään hoitoja tietyissä erityistapauksissa, jolloin mitkään muut keinot eivät toimi”, Jalasvuori kertoo podcastissa.

Faagit ovat viruksia, jotka infektoivat bakteereita ja tappavat niitä. Eli samaan tapaan kuin ihminen voi saada esimerkiksi influenssaviruksen, myös bakteerin kimppuun voi hyökätä virus. Virusten avulla voidaan saada myös kaikkein pahimmat  antibiooteille vastustuskykyiset superbakteerit nujerrettua.

Faageja on jo pitkään käytetty hoitokeinona Itä-Euroopan maissa. Viime aikoina hoidot ovat alkaneet kiinnostaa yhä enemmän myös länsimaissa, kun antibioottiresistenssiongelmaan on tarvittu ratkaisuja.

Matti Jalasvuoren mukaan faagihoitoihin liittyvät teknologiat ovat kehittyneet nopeasti. Alalle on tullut myös yritystoimintaa. Nykyisin on käytössä menetelmä, jolla pystytään nopeasti tunnistamaan, mitkä bakteerit toimivat potilaalla olevaa bakteerikantaa vastaan. Siten löydetään nopeasti sopivat faagit hoitokäyttöön.

“Vuodessa asiat menevät tällä alalla eteenpäin jo hyvin paljon, koska selvästi tarvetta on ja teknologia kehittyy. Luulen, että muutaman vuoden päästä tämä on lähempänä arkipäivää kliinisissä laboratorioissa ja sairaalahoidoissa ympäri Eurooppaa.”

Bakteriofaageista ei tule antibioottien korvaajaa, sillä hoito on kallista ja yksilöllistä. Todennäköisesti käyttö tulee rajautumaan erityistapauksiin, joissa mitkään antibiootit eivät enää tehoa.

Suomen lääketieteen säätiön Tulevaisuuden lääketiedettä -podcastin kuusiosaisella kaudella ”Ihmiskunnan viholliset — ja uskolliset ystävät” puhutaan mikrobien merkityksestä ihmisten terveydelle. 

Länsimaissa monet tulehdukselliset taudit, kuten haavainen paksusuolentulehdus ja metabolinen oireyhtymä, yleistyvät. Viimeaikaisten tutkimusten perusteella näyttäisi siltä, että tämä voi osittain johtua muutoksista suolistomikrobistossa: hyvät bakteerit vähenevät ja pahat, tulehdusta edistävät bakteerit lisääntyvät.
Yksi keino suolistomikrobiston muokkaamiseksi parempaan suuntaan voisi olla pätkäpaasto.

Bakteeriopin professori Pentti Huovisen mukaan esimerkiksi 14 tunnin vuorokausipaastolla, eli päivittäisen ruokailuajan rajaamisella 10 tuntiin, näyttäisi olevan terveydelle positiivisia vaikutuksia.

"Kun olemme syömättä, näyttää siltä, että tulehdusta lisäävien bakteerien osuus vähenee ja tulehdusta vastustavien bakteerien osuus lisääntyy. Onkin puhuttu, että vuorokausipaasto saattaa olla tulevaisuudessa monien tulehdustautien tukihoito”, Huovinen kertoo Suomen Lääketieteen säätiön podcastissa.

Uusia probiootteja luvassa

Probiootteja eli terveyttä edistäviä bakteereita on tutkittu jo melko pitkään. Tunnetuin ja maailmanlaajuisesti tutkituin probiootti on Lactobacillus GG, LGG eli gefilus, jonka Valio brändäsi 1990-luvulla. Siitä on tutkitusti hyötyä ripulitaudeissa: se lyhentää taudin kestoa ja lieventää oireita. Lisäksi sitä on tutkittu muun muassa lasten allergioiden ehkäisyssä.

Viime vuosina on uusien dna-pohjaisten tutkimusmenetelmien avulla saatu tarkempaa tietoa suoliston mikrobeista. Samalla on löydetty uuden sukupolven probiootteja, kuten Akkermansia muciniphila, jolla näyttäisi olevan positiivisia vaikutuksia ihmisen aineenvaihduntaan. Akkermansia on vastikään hyväksytty Euroopassa markkinoille uutena probioottisena valmisteena.

Pentti Huovinen pitää Akkermansia muciniphilaa lupaavana uutena probioottina, sillä se on eläin- ja ihmiskokeissa havaittu vähentävän tulehdusreaktioita. Sitä kautta sillä voi olla vaikutuksia tiettyihin aineenvaihduntasairauksiin, kuten metabolisen oireyhtymään ja sokeriaineenvaihdunnan häiriöihin.

Yliopistonlehtori, dosentti Satu Pekkala havaitsi omissa tutkimuksissaan, että ylipainoisilla naisilla liikunnan myötä Akkermansia-bakteerin määrä suolistossa lisääntyi. Hänen mukaansa Akkermansian lisäksi on myös muita uusia lupaavia probioottikantoja tutkittavana.

“Maailmalla on esimerkiksi saatu tutkimustuloksia, joissa urheilijoille on siirretty jotain bakteerikantaa ja se on parantanut tuloksia”, Pekkala kertoo podcastissa.

Probioottirintamalla on siis todennäköisesti uutta luvassa lähivuosina. Toisaalta kuuma tutkimusaihe ovat myös “psykobiootit” eli probiootit, joilla on positiivisia vaikutuksia mielenterveyteen.
 

Kasviksia ei pidä unohtaa

Viime aikoina on tullut yhä enemmän todisteita siitä, että kasvikset ovat tärkeä osa ruokavaliotamme — sillä ne ruokkivat meidän sisuksissamme asuvaa mikrobistoa. Suoliston hyvät mikrobit tarvitsevat välttämättä kasvisten sisältämiä pitkäketjuisia kuituja ravinnokseen. Jos ne eivät kasviksia saa, ne näkevät nälkää ja voivat jopa kuolla sukupuuttoon.

“Jos kasvikset jäävät pois, on mielenkiintoisesti eläinkokeissa havaittu, että suoliston bakteerit alkavat syödä suoliston pinnalla olevaa limakerrosta. Tämä aiheuttaa tulehdusrektion lisääntymisen tai pahenemisen. Eli jos emme saa kasviksia ruokavaliosta, samalla aiheutamme omalle suolistollemme ja suoliston pinnalle vahinkoa”, Pentti Huovinen kertoo podcastissa.

Jos emme saa kasviksia ruokavaliosta, aiheutamme suoliston pinnalle vahinkoa.
Toisaalta hyvä uutinen on, että suolistomikrobisto voi ruokavalioon vaikuttamalla muuttua melko nopeastikin, jo parissa viikossa.

Suomen lääketieteen säätiön Tulevaisuuden lääketiedettä -podcastin kuusiosaisella kaudella ”Ihmiskunnan viholliset — ja uskolliset ystävät” puhutaan mikrobien merkityksestä ihmisten terveydelle. 

1800-luvun puolivälissä Euroopan väestön keskuudessa kylvi kauhua ja kuolemaa vaarallinen kulkutauti, kolera. Taudin ajateltiin johtuvan miasmasta, ”pahasta ilmasta”, tai huonosta maaperästä.  Saksalaisella lääkärillä Robert Kochilla oli kuitenkin tarjolla toisenlainen selitys. Hän havaitsi vuonna 1883, että tietty bakteeri esiintyi koleraan sairastuneiden ja kuolleiden potilaiden suolistossa, mutta sitä ei ollut terveillä ihmisillä. Hän uskoi, että kolera oli mikrobin aiheuttama. Hän oli jo vuotta aiemmin löytänyt tuberkuloosipotilailta vastaavasti tietyn  bakteerin, jonka uskoi olevan tuberkuloosin aiheuttaja.

Nykyisin tiedetään, että Koch oli oikeassa, kun päätteli mikrobien yhteyden tauteihin. Hän sai vuonna 1905 Nobelin palkinnon tuberkuloosia aiheuttavan bakteerin löytämisestä. Alkuvaiheessa monet kollegat eivät kuitenkaan uskoneet hänen havaintojaan. Yksi epäilijöistä oli saksalainen hygienian professori Max Pettenkofer, joka päätti lokakuussa 1892 tehdä omakohtaisen kokeen. Hän sai Kochin laboratoriosta kolerabakteeriviljelmän — ja kulautti sen kurkkuunsa.

Nobelisti aiheutti itselleen mahatulehduksen

Miten voidaan varmistua siitä, että jokin mikrobi todellakin on taudin taustalla? Max Pettenkofer ei ole ainoa tutkija, joka on kysymystä pohtiessaan päätynyt omakohtaiseen kokeeseen.  Kesällä 1984 gastroenterologi, Barry Marshall osoitti omakohtaisella kokeellaan, että helikobakteeri voi aiheuttaa mahatulehduksen ja siten olla syyllinen mahahaavan kehittymiseen. Hän sai tutkimuksistaan Nobelin palkinnon vuonna 2005.

Vielä nykyisinkin tutkijat joutuvat pähkäilemään mikrobien yhteyttä tauteihin. Vaikka suoranaiset mikrobien aiheuttamat tartuntataudit tunnistetaan nykyisin hyvin, viime vuosina on kertynyt yhä enemmän todisteita mikrobien ja mikrobiston yhteydestä myös moniin kroonisiin sairauksiin. Bakteeriopin professori Pentti Huovisen mukaan menossa onkin paradigman muutos.

”Aiemmin ajateltiin, että yksi mikrobi aiheuttaa yhden taudin. Tällä hetkellä idea on, että mikrobit ja mikrobisto myötävaikuttavat monien sairauksien syntyyn. Lisäksi mikrobien puutos saattaa aiheuttaa tauteja”, Huovinen kertoo Lääketieteen Säätiön podcastissa.

Kumpi oli ensin: mikrobi vai tauti?

Suolistomikrobiston rooli sairauksien synnyssä kiinnostaa nyt monia tutkijoita. Neurologian dosentti Filip Scheperjans on osoittanut, että Parkisonin taudissa näkyy muutoksia suolistomikrobistossa jo vuosia ennen taudille tyypillisiä vapinaoireita. Samankaltaisia havaintoja on tehty myös muissa sairauksissa, kuten Alzheimerin taudissa. 

Parkinsonin taudissa näkyy muutoksia suolistomikrobistossa jo vuosia ennen vapinaoireita.
On silti vielä vaikea sanoa, vaikuttaako suolistomikrobisto taudin kehittymiseen vai aiheuttaako tauti jo varhaisvaiheessa muutoksia mikrobistoon. Eli kyse on muna vai kana -ongelmasta.

”Nämä on tosi vaikeita kysymyksiä. – – Mikrobiston muutos oli ensin, mutta oliko mikrobiston muutos se olennainen tekijä, joka vaikutti sairauden syntyyn?” Scheperjans pohtii podcastissa.

Ulosteesta apu diagnostiikkaan

Todennäköisesti tulevaisuudessa suolistomikrobiston analysointia hyödynnetään tautien diagnosoinnissa, sillä hyvin monessa taudissa voidaan havaita muutoksia mikrobistossa.

”Tämä on hyvin todennäköinen kehityssuunta. Meillä Tyksissä kehitetään nyt mikrobiston määritystä monestakin syystä. Tiedetään, että esimerkiksi tiettyjen lääkitysten teho riippuu siitä, millainen on ihmisen suolistomikrobisto”, Huovinen toteaa podcastissa.

Joskus 5-10 vuoden kuluessa meillä tulee olemaan käytäntö, että sairaalaan mentäessä otetaan ulostenäyte.
Kehitteillä on myös uusia mikrobihoitoja, joilla voitaisiin korvata ihmisen suolistosta puuttuvia hyödyllisiä bakteereita.

”Uskoisin, että joskus 5–10 vuoden kuluessa meillä tulee olemaan sellainen käytäntö, että sairaalaan mentäessä otetaan ulostenäyte ja mahdollisesti limakalvonäytteitä suusta. Niistä määritetään mikrobisto. Sen jälkeen tietokoneet raksuttavat ja yhdistävät tiedot muihin terveystietoihin ja kertovat meille, millaisia hoitovaihtoehtoja kannattaa hyödyntää."

Suomen lääketieteen säätiön Tulevaisuuden lääketiedettä -podcastin kuusiosaisella kaudella ”Ihmiskunnan viholliset — ja uskolliset ystävät” puhutaan mikrobien merkityksestä ihmisten terveydelle.