Graafinen kuva, jossa on sinisiä ja vihreitä DNA-ketjuja.

Syöpätutkimuksessa tarvitaan matematiikkaa

Julia Mathlin katsoo kameraan ja hymyilee lähikuvassa.
Julia Mathlin

Viime vuosien tieteenkehityksen myötä potilaan yksittäisestä verinäytteestä voidaan mitata tuhansia erilaisia molekyylejä tai muita kemiallisia aineita samanaikaisesti. Näin laajan tietomäärän ymmärtämiseksi tarvitaan matemaattista laskentaa ja tilastotieteen taitoa. Bioinformatiikka on tieteenala, jossa matemaattisten mallien ja tilastotieteen avulla pyritään luomaan työkaluja, joiden avulla suurta tietomäärää voidaan analysoida ja näin löytää ratkaisuja biologisiin kysymyksiin.

Omiikka on bioinformatiikan alaan kuuluva tutkimustapa, jolla pyritään ymmärtämään molekyylien toimintoja tutkimalla eri näytteistä tuotettua monimutkaista tietomäärää. Yhden proteiinin sijaan omiikan analyyseissä voidaan tarkastella proteomiikkaa eli kaikkia ihmisen proteiineja samanaikaisesti. Multiomiikassa taas tarkastellaan samanaikaisesti useita eri omiikan osa-alueita, kuten proteomiikkaa ja genomiikkaa eli kaikkia ihmisen geenejä.

Multiomiikkaa voisi verrata tieliikenteen tarkasteluun, sillä molemmissa huomioidaan kokonaisuus yhden tekijän sijaan. Liikenteen sujuvuudesta tai liikenneonnettomuuksista saa yksinkertaisen kuvan tarkastelemalla vain yhtä autoa. Siksi kokonaiskuvan muodostamiseksi onkin tarkasteltava kaikkia liikenteen toimijoita, kuten autoja, jalankulkijoita ja pyöräilijöitä sekä vuorokauden- ja vuodenaikoja. Samoin sairauksia tutkiessa saadaan multiomiikan avulla enemmän tietoa kokonaisuudesta, sillä ihmisen biologisiin toimintoihin ja sairauksiin vaikuttavat monet tekijät.

Multiomiikka on tärkeässä asemassa monitekijäisten sairauksien kuten syövän tutkimuksissa. Syövässä usein geenien mutaatioiden lisäksi myös koko solun toiminta muuttuu. Multiomiikan avulla voidaan syövästä ja sen vaikutuksesta solun toimintaan saada kokonaisvaltainen kuva, kun tarkastellaan useampia solun sisäisiä toimintoja samanaikaisesti.

Multiomiikan analyysi aloitetaan tarkastelemalla tilastollisesti laajaa, monimutkaista tietomäärää esimerkiksi ihmisten geeneistä ja proteiineista. Tämän jälkeen tutkitaan tarkemmin näitä tilastollisessa tarkastelussa esiin nousseita tekijöitä. Multiomiikan analyysien ja tilastotieteen avulla syövästä voi paljastua tekijöitä, jotka selittävät taudin kulkua tai joiden perusteella voidaan lähteä luomaan uutta lääkehoitoa.

Multiomiikan analyysit voivat olla laskennallisesti raskaita, mutta ne paljastavat arvokasta tietoa siitä, mitä solutasolla kokonaisuudessaan tapahtuu ja miten omiikan eri osa-alueet vaikuttavat toisiinsa. Bioinformatiikka ja multiomiikka ovatkin tärkeässä osassa nykypäivän syöpätutkimusta, sillä suurta, monimutkaista tietomäärää olisi mahdotonta analysoida ilman matemaattisia työkaluja ja tilastollista osaamista.

Julia Mathlin
Kirjoittaja on bioinformaatikko ja lääketutkimuksen tohtoriohjelman väitöskirjatutkija. Väitöskirjatyössään hän tutkii eturauhas- ja rakkosyöpää multiomiikan menetelmin.