Bakteeri-infektioita jäävuoren huippuna

Matemaattisilla todennäköisyysmalleilla voidaan kuvata, kuinka infektiotauti tarttuu populaatiossa yksilöstä tai ryhmästä toiseen. Leviämistä säätelevien lainalaisuuksien ymmärtäminen auttaa, kun suunnitellaan rokotusohjelmien kohdentamista tai kattavuusvaatimuksia. Infektiotautien leviämistä on mallitettu vuodesta 1994.

Suomen Akatemian rahoittaman INFEMAT-projektin erityisenä mielenkiinnon kohteena on ollut hemofilusbakteeri (tyyppi b, Hib). Vaikka Hib onkin maastamme jo käytännössä hävinnyt, infektion leviämismekanismin tunteminen voi auttaa tilanteen seuraamista. Myös pneumokokki-infektiot ovat vilkkaan kiinnostuksen kohteina, kun KTL tutkii uusia pneumokokkirokotteita. Hemofilus- ja pneumokokki-infektiot muistuttavat monessa suhteessa toisiaan, jolloin hemofilusmallia voidaan soveltaa myös pneumokokki-infektioihin.

Tutkimuksen kohteena olevia bakteeri-infektioita yhdistävät ainakin kolme mallittajaa kiinnostavaa piirrettä: kohtalaisen yleinen oireeton bakteerin nielukantajuus, oireettoman kantajuuden ylläpitämä vasta-ainetuotanto sekä harvinaiset invasiiviset (vakavat) tautimuodot. Infektion leviämisestä yleiskuvan saamiseksi on kiinnitettävä päähuomio oireettomaan bakteerikantajuuteen, josta vakavat infektiot ovat vain jäävuoren huippu. Leviämiseen vaikuttavat yksilön ikä, kontaktien määrä ja luonne sekä immuniteetin kesto. Immuniteetin ajatellaan puolestaan liittyvän riittävän korkeaan vasta-ainetasoon.

Infektiotautidataa ei tavallisesti ole kerätty dynaamisen infektiomallin tarpeita ajatellen. Lisäksi suuri osa olemassa olevasta havaintoaineistosta on lähtöisin vakavista tautitapauksista. Nämä seikat asettavat data-analyysille haasteen. Rolf Nevanlinna -instituutissa onkin keskitytty uusien tilastollisten menetelmien soveltamiseen infektiotautiaineistoihin. Näiden menetelmien ansiosta on mahdollista ottaa joustavasti huomioon pinnanalaisten, havaitsemattomien tapahtumaketjujen vaikutus havaittuun mittausaineistoon.

toisen palstan alkuun

Pinnanalaiset tapahtumat mukaan malleihin

Eräänä tutkimuskohteena on ollut oireettoman hemofiluskantajuuden aiheuttaman vasta-ainereaktion suuruus sekä nopeus, jolla vasta-aineet häviävät. Pienistä lapsista oli mitattu seerumin vasta-ainepitoisuuksia vuoden välein, ja tehtävänä oli laatia malli, joka kuvaisi yksilön vasta-ainetason käyttäytymistä ajassa. Tavalliset lineaariset selitysmallit eivät tähän juurikaan sovellu, sillä oireettomat ja siis havaitsemattomat bakteerikantajuudet stimuloivat vasta-ainetuotantoa vuosia jatkuvassa koejaksossa. Tämän seurauksena dataa oli vaikea tulkita sellaisenaan. Tilastomatemaattisen mallin avulla voitiin matkia luonnollisten stimuluksien vaikutusta tehtyihin havaintoihin. Analyysin tuloksena saatiin mm. käsitys luonnollisesta vasta-ainedynamiikasta ja immuniteetin kestosta. Vakavaa sairautta vastaan immuniteetti on pitkäkestoinen, kun taas uutta kantajuutta vastaan sangen lyhyt.

Projektissa arvioidaan myös oireettoman hemofiluskantajuuden ikäriippuvaa ilmaantuvuutta, kun vain vakavien hemofilustautien ilmaantuvuus on tunnettu. Immuniteettimallin avulla voidaan arvioida, kuinka paljon kantajuutta esiintyy, jotta syntyisi havaittu määrä vakavia tautitapauksia. Samalla voidaan siis arvioida, kuinka moni bakteerin kantajista todella sairastuu vakavasti.

Miten bakteeri-infektiomallin eri osat, oireettoman kantajuuden esiintyvyys ja ilmaantuvuus, vasta-aineiden dynamiikka ja vakavien tautitapausten ilmaantuvuus sitten sopivat toisiinsa? Vastaus ei aina ole yksiselitteinen. Joka tapauksessa sopivan mallikehikon avulla voidaan keskitetysti vertailla eri mallioletuksia ja havainto-aineistoja. Näin mallitus voi auttaa hahmottamaan ilmiötä uudella ja ennakoimattomallakin tavalla.

Kari Auranen, Rolf Nevanlinna -instituutti

(09) 1912 2763, kari.auranen@rni.helsinki.fi