|
Käytännön mikrobiologia on perustunut
mikrobien biokemiallisten, fysiologisten tai morfologisten ominaisuuksien
tutkimiseen. Nämä ns. fenotyyppiset ominaisuudet ovat kuitenkin
herkkiä ympäristön olosuhteille ja yleensä vaativat
mikrobien kasvattamisen. Polymeraasiketjureaktion (PCR) avulla voidaan
monistaa mikrobin genomista kiinnostava geeni tai geenin osa. Monistetun
osan emäsjärjestyksen eli sekvenssin perusteella voidaan päätellä
mikrobin laji, mikrobilääkeresistenssi ja virulenssi. Olosuhteet
eivät juurikaan vaikuta genomin perusrakenteeseen ja mikrobeja
tarvitaan niin vähän, että tutkimus voidaan tehdä
suoraan näytteestä. Voidaan tutkia sellaisiakin mikrobeja,
joita ei vielä osata viljellä.
PCRsekvensoinnin kannalta bakteerien ribosomaalisia RNA molekyylejä
koodittavat geenialueet (rDNA) ovat todellisia aarreaittoja. Koska ribosomeja
tarvitaan proteiinisynteesissä ja koska synteesi kaikissa soluissa
tapahtuu samojen perusperiaatteiden mukaan, ovat ribosomien rakenteet
säilyneet hyvin lajien kehittyessä ja erilaistuessa. rDNA:sta
löytyy alueita, jotka ovat yhteisiä kaikille bakteereille.
Käyttämällä näitä alueita PCRalukkeiden
sitoutumiskohtina, voidaan monistaa minkä tahansa bakteerin geeni
ja selvittää sisältääkö näyte esimerkiksi
bakteereita vai ei. Muuttumattomina pysyneiden alueiden rajoittaman
geenin alueella on kohtia, joiden emäsjärjestys vaihtelee
eri bakteerilajien välillä. Näiden ns. tunnistusalueiden
emäsjärjestys voidaan selvittää sekvensoinnilla,
ja emäsjärjestyksen erojen perusteella tutkittava bakteeri
voidaan asettaa omaan kohtaansa bakteerin "sukupuussa".
Automatiikka auttaa
Sekvensointia on aiemmin käytetty mikrobien taksonomian selvittämisessä.
Vasta aivan viime vuosien tekninen kehitys on mahdollistanut menetelmän
hyödyntämisen kliinisessä mikrobiologiassa. Melkoinen
osa koko prosessista voidaan tehdä automaattisesti ja menetelmä
on jo näyttänyt voimansa useiden mikrobien kohdalla. Jo toistasataa
vuotta sitten havaittiin
toisen palstan alkuun
|
|
Whipplen tautia sairastavien potilaiden imusolmukkeissa
bakteereita. Lukemattomista yrityksistä huolimatta niitä ei
ole saatu kasvamaan.
PCRsekvensoinnilla voitiin todeta, että kyseessä on aiemmin
tuntematon aktinomykekselle sukua oleva mikrobi, jolle annettiin nimeksi
Tropheryma whippelii. PCRsekvensoinnilla AIDSpotilaista löydettiin
myös uusi, kliinisesti merkittävä ja lähes kasvukyvytön
mykobakteeri, Mycobacterium genavense. Tekniikka oli keskeinen
silloinkin, kun Amerikassa tunnistettiin sensaatiomaisen nopeasti uusi
hengitystieoireita aiheuttava Four cornershantavirus.
Sovellutuksia
PCRsekvensointia voidaan soveltaa kliiniseen mikrobiologiaan kahdella
eri tavalla. Se voi toimia osana normaalia diagnostiikkaa ja korvata
tai täydentää perinteisiä lajin tunnistusmenetelmiä.
Toinen mahdollisuus on monistaa mikrobin DNA suoraan kliinisistä
näytteistä. Suora tekniikka soveltuu erinomaisesti tilanteisiin,
jossa mikrobien kasvatus on työlästä (esim. mykobakteeri,
ureaplasma ja bartonellainfektiot) tai antibioottihoidon tai mikrobin
ominaisuuksien vuoksi mahdotonta. Suoran bakteeri-PCR:n edellytyksenä
on, että tutkittava näyte sisältää vain yhtä
bakteerilajia. Sopivia näytteitä ovat esimerkiksi nivelneste,
aivo-selkäydinneste ja kudospalat.
PCRsekvensointi lisää ratkaisevasti tietoa mikrobien osuudesta
eri tautien aiheuttajina. Toistaiseksi käytettyjen menetelmien
avulla on kyetty kasvattamaan vain häviävän pieni osa
luonnossa esiintyvistä mikrobeista, eikä kaikkia taudinaiheuttajiakaan
saada kasvamaan. PCRsekvensoinnin ja muiden vastaavien menetelmien avulla
tunnettujen mikrobien kirjo laajenee suuresti lähivuosina. On mahdollista,
että nykyinen käsityksemme bakteerien morfologiasta muuttuu
ratkaisevasti, kun tunnistaminen ei enää perustu muoto-oppiin.
Matti K. Viljanen, KTL
(921) 251 9255
|
