Verenmyrkytystä aiheuttavien suolistobakteerien leviämisestä uutta tietoa

Tampereen yliopisto oli mukana tutkimuksessa, jossa Helsingin yliopiston, Aalto-yliopiston ja Tampereen yliopiston tutkijat selvittivät ensimmäistä kertaa opportunistisen bakteeripatogeenin tartuttavuusluvun (R₀) väestötasolla. Se kuvaa bakteerin leviämistä keskimäärin ihmisten parissa. 

R₀ perustuu matemaattiselle mallille taudinaiheuttajan leviämisestä mahdollisten kantajien populaatiossa. Se tuli ryminällä suuremman yleisön tietoisuuteen erityisesti koronapandemian aikana.

Kolme eri bakteerikantaa globaalin epidemian aiheuttajina

Tutkimuksen kohteena oli E. coli -bakteeri, joka on yleisin virtsatieinfektioiden ja verenmyrkytyksen aiheuttaja maailmanlaajuisesti. Sen kolme uutta genotyyppiin ST131 kuuluvaa kantaa alkoi levitä globaalisti 2000-luvun alussa. 

Tämä genotyyppi on ollut intensiivisen kansainvälisen tutkimuksen kohteena siitä asti, kun se alun perin löydettiin ja nimettiin vuonna 2008. Se on aiheuttanut suuren määrän vakavia infektioita. Koska geneettiset erot ST131-alatyyppien välillä ovat hyvin pieniä, bakteerien genomien sekvensointi isossa mittakaavassa modernilla teknologialla on tuonut uusia mahdollisuuksia niiden tutkimiseen.

– Yhdistämällä Ison-Britannian ja Norjan kansallisten tartuntatautirekisterien tiedot Ison-Britannian oireettoman väestön tietoihin pystyimme kehittämään uuden tyyppisen epidemiologisen mallin, joka mahdollisti kolmen läheisesti keskenään sukua olevan pandeemisen E. coli -kannan R₀:n estimoinnin ja vertailun, kertovat Helsingin yliopiston ja Oslon yliopiston professori Jukka Corander ja Aalto-yliopiston professori Pekka Marttinen, jotka vetivät yhdessä tutkimushanketta. 

Tutkijat havaitsivat, että kaksi antibioottiresistentimpää kantaa (ST131-C1 ja ST131-C2) ovat merkittävästi vähemmän tarttuvia väestötasolla (R₀ = 1.18 ja R₀ = 1.13) kuin niiden antibioottiherkempi sisarkanta ST131-A (R₀ = 1.47) matalan antibioottikäytön ympäristössä, johon esimerkiksi Norja ja Suomi kuuluvat. 

ST131-A:n estimoitu R₀ on verrattavissa pandeemisiin influenssaviruksiin, kuten virukseen H1N1, jonka tartuttavuusluvun on aiemmin estimoitu olevan 1.45, mikä viittaa siihen, että jotkut suolistobakteerit voivat levitä yhtä tehokkaasti kuin tietyt ilmateitse leviävät virukset. Vertailussa pitää tutkijoiden mukaan kuitenkin olla varovainen, sillä mikrobit ovat erilaisia.

ST131-C1:n ja ST131-C2:n alhaisempi tarttuvuus viittaa siihen, että niiden globaalia leviämistä on edistänyt antibioottien aiheuttama valintapaine ja että ne saattavat levitä pääasiassa terveydenhuollon tiloissa.

– Mallinnushankkeen ytimessä hyödynnettiin Suomen tekoälylippulaiva FCAI:ssa kehitettävää tilastollisen päättelyn ohjelmistoa ELFI:ä, sanovat Aalto-yliopiston tutkija Fanni Ojala ja Tampereen yliopiston apulaisprofessori Henri Pesonen. 

Ojala tekee parhaillaan väitöskirjaa infektioiden leviämismalleista ja oli vastuussa E. coli -tartuntojen leviämistä kuvaavan tietokonesimulaatiomallin koodaamisesta ja datan analysoinnista. ELFI on yksi FCAI:n kärkihankkeista, jonka kehitystyötä Pesonen on koordinoinut jo usean vuoden ajan. 

– ELFI nojaa vahvasti perustutkimuksessa saavutettuihin läpimurtoihin, joiden avulla simulaatiomallien tuntemattomien parametrien päättely nopeutui 100–10 000-kertaisesti ilman, että tarkkuus kärsi, kertoo Pesonen. 

– Ohjelmistoa on infektiomallien ohella käytetty monenlaisiin sovelluskohteisiin, aina plasmafysiikasta aivotutkimukseen. Tulevaisuuden tavoitteena on saada siitä yhä helppokäyttöisempi työkalu sekä akateemisen että kaupallisen tutkimuksen tarpeisiin, Pesonen jatkaa.

Tarvitaan seulontajärjestelmä ennaltaehkäisyä varten 

– Tutkimuksemme tukee genomisten seulontajärjestelmien kehittämistä opportunistisille bakteeripatogeeneille jo niiden terveessä kantajavaiheessa, ei pelkästään tautitapauksissa, jotta uusien kantojen evoluutiota ja nopeamman leviämisen syitä voidaan ymmärtää paremmin, sanoo Corander.

Alkuperäinen artikkeli: Basic reproduction number varies markedly between closely related pandemic Escherichia coli clones, Fanni Ojala et al. Nature Communications DOI: 10.1038/s41467-025-65301-1