Koronavirusmuunnosten sekvensointi aloitettu Fimlabissa
Fimlabin Tampereen keskuslaboratoriossa on käynnistetty koronavirusmuunnosten tunnistaminen sekvensoinnilla. Sekvensointia käytetään virusvarianttien seurantaan nopeasti kehittyvässä pandemiassa. Mutaatioita seuraamalla voidaan tarkimmillaan selvittää yksittäisten tartuntaketjujen kulkua.
Sekvensointi on pystytetty tiiviissä yhteistyössä mikrobiologian ja genetiikan erikoisalojen sekä Tampereen yliopiston kanssa. Genetiikan laboratoriolla vakiintuneessa käytössä olleet menetelmät ja kokemus sekvensoinnista osana muun muassa syöpädiagnostiikkaa ovat edesauttaneet menetelmän käyttöönottoa myös virusvarianttien tunnistamiseen.
Sekvensoinnin tavoite on epidemiologinen seuranta
Koronaviruksen osoitus potilasnäytteistä perustuu PCR-testaukseen, jossa tutkitaan yhtä tai muutamaa ennalta määritettyä sekvenssipätkää kerrallaan. Tämän vuoksi menetelmä sopii hyvin viruksen osoittamiseen suurista näytemääristä.
Sekvensoinnin merkitys osana koronadiagnostiikkaa heräsi tarpeesta seurata maailmalla leviämään lähteneiden virusvarianttien kulkua. Nyt on selvää, että variantit leviävät vauhdilla, ja brittivariantista on tulossa uusi valtavirus myös Suomessa.
– Elämme murrosvaihetta sen suhteen, millainen testausstrategia virusvarianttien sekvensointiin tullaan linjaamaan. Resurssien turvaamisen näkökulmasta on tärkeää, ettei lähdetä ylimitoitettuun sekvensointiin. Tarvitsemme systemaattista sekvensointia tietääksemme, minkälaisia viruskantoja Suomessa on liikkeellä. Näin voimme varmistaa myös PCR-diagnostiikan toimivuuden, toteaa mikrobiologian erikoisalajohtaja, ylilääkäri Tapio Seiskari.
– Vallitsevassa tilanteessa on tarkoituksenmukaista pysytellä nimenomaan epidemiologisen tilannekuvan rakentamisen tasolla, koska tällä on merkitystä arvioitaessa esimerkiksi rokotteiden tehoa kiertäviin viruskantoihin, lisää mikrobiologian erikoislääkäri Minna Paloniemi.
Sekvensointimenetelmiin kohdistuvat vaatimukset kasvavat, kun genomia määritetään tarkemmin, eikä vain seurata tiettyjen, yksittäisten varianttien leviämistä.
– Yhden sekvenssinäyte-erän kattava analysointi koko virusgenomin osalta on vaativaa ja kestää kaikkine vaiheineen useamman päivän. Siksi sekvensointi ei varsinaisesti palvele taudin diagnostiikkaa, vaan enemmänkin juuri epidemian seurantaa, sanoo genetiikan erikoisalajohtaja Mauri Keinänen.
Koronadiagnostiikassa siirrytään seuraavalle tasolle
Fimlabin Tampereen keskuslaboratorioon pystytetään parhaillaan uutta sekvensointijärjestelmää, jolla voidaan skannata virusten perimää. Tähän asti positiiviset koronanäytteet on tarvittaessa lähetetty Helsinkiin THL:n tekemää muunnosten sekvenssianalyysia varten.
Mikrobiologian molekyylilaboratorion menetelmistä vastaava sairaalamikrobiologi Bruno Luukinen on ollut pandemian alusta asti käynnistämässä koronadiagnostiikkaa Fimlabilla.
– Sain erikoistumisopinnot valmiiksi juuri sopivasti helmikuussa 2020, kun virus alkoi toden teolla levitä maaliskuussa. Hyppäsin liikkuvaan junaan, kun aloitimme koronadiagnostiikan pystyttämisen. Muutosten vauhti ei ole sen koommin laantunut, ja nyt olemme taas uuden, mielenkiintoisen vaiheen edessä, Luukinen kuvailee.
Molekyylilaboratorion lääketieteellisestä puolesta vastaa kliinisen mikrobiologian erikoislääkäri Minna Paloniemi, joka liittyi mukaan tiimiin syksyllä palattuaan post-doc-tutkimustyöstä Cambridgesta, Englannista.
Sekvensointi avaa perimän
Vuoden aikana tutkimusmäärät Fimlabin laboratoriossa ovat nousseet räjähdysmäisesti.
– Pandemian alkumetreillä pohdimme tosissamme, voisimmeko nostaa päivittäisiä näytteenottomääriä lähemmäs 40:tä. Tällä hetkellä teemme parhaimmillaan noin 4 000 PCR-testiä päivässä, mikä vastaa yhden keskimääräisen influenssakauden koko näytemäärää, Luukinen havainnollistaa.
PCR-testissä tutkitaan vain yhtä tai muutamaa ennalta määritettyä sekvenssipätkää kerrallaan, minkä vuoksi menetelmä sopii hyvin viruksen tunnistamiseen, mutta huonosti mutaatioiden seurantaan alati kehittyvässä pandemiassa. Sekvensointimenetelmien avulla taas voidaan analysoida viruksen koko perimää jopa yksittäisen nukleotidin tasolla. Mutaatioita seuraamalla voidaan tarkimmillaan selvittää yksittäisten tartuntaketjujen kulkua.
Sekvensoinnin käyttöönotto aloitetaan Tampereella helmikuun aikana koronavarianttien määrittämisellä. Osaamisen kartuttua on tarkoitus jatkaa nopeasti uuden sukupolven kokogenomisekvensointimenetelmiin.
– Pandemiatilanteessa on toki tarkoituksenmukaisempaa pysytellä epidemiologisen tilannekuvan rakentamisen tasolla, sillä yhden sekvenssinäyte-erän analysointi on hidasta ja vie kaikkine vaiheineen useamman päivän, toteaa Paloniemi.
Yhteistyöllä virusta vastaan
Sekvenssitestauksessa kertyy valtavat määrät tietoa. Testauksen myötä rakennetaan sekä kansallista että kansainvälistä tietokantaa, joiden avulla pystytään luokittelemaan ja ryhmittelemään löydökset. Uusien mutaatioiden kautta syntyvien koronavarianttien liikkeitä voidaan siten paremmin seurata ja tarvittaessa kohdentaa epidemian hallintaan liittyviä toimia ajoissa. Siitä, miten ja missä määrin laajaa datapohjaa aiotaan jatkossa hyödyntää, päättää THL, joka vastaa kansallisen testausstrategian luomisesta.
Pandemian myötä yhteistyö erikoisalojen laboratorioiden välillä on tiivistynyt. Esimerkiksi osa genetiikan käytössä olleista sekvensointilaitteista alkaa palvella jatkossa myös koronadiagnostiikkaa. Myös genetiikan osaaminen ja kokemus sekvensoinnista on äärimmäisen tärkeä osa yhteistyötä. Paloniemen mukaan kaikki mahdollinen osaaminen on syytä hyödyntää kilpajuoksussa virusta vastaan.
– Sekvensointiprojektissa teemme yhteistyötä genetiikan laboratoriomme lisäksi myös THL:n ja Tampereen yliopiston kanssa. Yhdistämällä voimamme pystymme vastaamaan mahdollisimman nopeasti uusiin koronadiagnostiikkaan liittyviin haasteisiin ja siten omalta osaltamme vaikuttamaan epidemian hyvään hallintaan.