Delivering a Unified Research Alliance of Biomedical and public health Laboratories against Epidemics
Project period: 1/2/2023 – 31/1/2027
Outbreaks of infectious diseases are increasing due to multiple local and global interaction changes disrupting the fragile balance of the complex human-animal-environment ecosystem. The increased frequency and complexity of health threats require a different, unified form of preparedness and a coordinated, fast, reliable and effective emergency response.
DURABLE is a tailored solution to this recognised need - a strong network of world-class basic and translational research institutes and public health centres across Europe with an outstanding track record in public health support with global reach. DURABLE aims to provide high-quality scientific information in record time to support HERA’s decision-making in preparing for and responding to cross-border health threats and assessing the impact of countermeasures.
DURABLE will coordinate a global collaboration, from pathogen detection, evolutionary analysis and threat characterisation, with One Health approach, to data and information collection and sharing, for optimal threat response. DURABLE is a unique multidisciplinary consortium with complementary expertise to meet this challenge and build productive interactions with HERA and other stakeholders.
Due to their outstanding track record and experience in the field, the DURABLE consortium is competent from day one. DURABLE will develop and validate a roadmap for rapid deployment of key countermeasures, test the robustness of the network, and assess key aspects of its emergency mode when simulating or dealing with identified threats. Additionally, DURABLE will focus on long-term sustainability by focusing on capacity building, training the next generation of researchers and developing pandemic preparedness training modules for the network and beyond.
Project objectives
Hyttysperäiset virukset (Mosquito-borne viruses, MBV) sisältävät maailmanlaajuisesti merkittäviä patogeenejä, kuten denguekuumeen, Länsi-Niilin viruksen ja zikaviruksen. MBV:t ovat nopeasti kehittyviä RNA-viruksia, joilla on monimutkaiset elinkierrot joihin sisältyy hyttysvektoreita ja selkärankaiset isännät.
Suomessa tunnettuihin endeemisiin ihmisiin tarttuviin MBV:hin kuuluu Sindbisvirus (Togaviridaen perheeseen kuuluva Alfavirus) ja ortobunyavirukset Inkoo ja Chatanga (Bunyavirusten perheeseen kuulvia orthobunyaviruksia). Lisäksi olemme löytäneet flaviviruksia suomalaisista hyttysistä jotka ei nähtävästi ole patogeenejä.
Hyttysperäiset virukset ovat moninaisempia etelä-euroopassa ja trooppisessa afrikassa. Nykyajan globalisaatio, ilmastonmuutos ja ihmisten liikehdintä vaikuttavat virusten vektoriin ja patogeenien leviämiseen, joten MBV:t ovat ajankohtainen tutkinnan kohde.
Juuri nyt tutkimme MBV:itä Suomesta, Italiasta ja Keniasta kerätyistä hyttysistä ja potilasnäytteistä ja kehitämme laboratoriodiagnostiikkaa niiden havaitsemiseksi.
Punkit kantavat ja tartuttavat monia tärkeitä ihmispatogeenejä. Punkkiperäinen enkefaliittivirus(TBEV, Flavivirusten perheeseen kuuluva Flavivirus) tarttuu pääasiassa Ixodes ricinus- Ixodes perscalculus-punkkien välityksellä, ja on luonnonvarainen Suomessa sekä muualla euroopassa. Ihmispotilaat jotka diagnosoidaan sairaiksi ovat näissä infektioissa "jäävuoren huippu", mikä viittaa
siihen, että isännän rooli on infektion lopputuloksella tärkeä. Meidän tutkimuksemme kohde on pääasiassa isäntä, sekä myöskin viruksen determinantit (?) jotka vaikuttaa kyseisen taudin vakavuuteen aivopatogeenisiissa infektioissa.
Tämä monitieteellinen ja kollaboratiivinen projekti noudattaa One Health-perjaatteita tutkiakseen uhkaavia zoonosiviruksia Keniassa. Käyttäen näytteitä, jotka on otettu kuumeisilta potilailta, niveljalkaisten vektoreilta, jyrsijöiltä, lepakoilta ja karjalta, hyödynnämme huippuluokan diagnostiikkatyökaluja tutkiaksemme virusten kirjoa valituissa ekosysteemeissä, sekä lajienvälistä virusten tarttuvuuden mahdollisuutta eri isäntäpopulaatioissa. Suurin osa tutkimuksesta tähänmennessä on suoritettu Taitavuorilla maalaisessa kaakkois-Keniassa, Helsingin yliopiston Taitan tutkimuskeskuksen, sekä Nairobin Kiberan slummien avustuksella. Suunnittelemme aluelaajennusta pian muihin Kenian osiin.
Projektia tukee Suomen akatemia, siihen sisältyy PI:t ja yhteistyökumppanit Nairobin yliopistossa sekä Maasai Mara-yliopisto, ja myöskin graduopiskelijat sekä postitohtoritutkijat Keniasta ja Suomesta. Arbovirustyötä rahoittaa Jane ja Aatos Erkon Säätiö.
Ryhmällämme on pitkät perinteet virusdiagnostiikan kehittämisessä. Olemme erikoistuneet sekä vasta-ainetesteihin että molekyylidiagnostiikaan ja olemme menstyksellisesti tuottaneet testejä diagnostiikkayrityksille, sairaalalaboratorioille että yksittäisille laboratorioille. Meillä on erityisosaamista sekä ELISA- että PCR-testeissä, mutta tuotamme myös täysin uutta teknologiaa erityisesti ei-invasiviisia potilasnäytteitä varten ja nopeita testejä kenttädiagnostiikkaan.
Serologista diagnostiikkaa varten kehitämme ja tuotamme esim. rekombinanttivastaantigeeneja useita patogeeneja vastaan, immunofluoresenssilaseja infektoiudilla soluista, ja uutta nopeaa vieridiagnostiikkaa.
Meillä on kokemusta PCR-testien kehittämisestä eri patogeenien havaitsemiseksi. Suurin osa määrityksistä diagnostisessa käytössä on suunniteltu reaaliaikaisille PCR-laitteille helppokäyttöisyyden ja nopeuden vuoksi. Autamme kehittämään diagnostiikka sekä ihmisten, että eläinten patogeenien havaitsemiksi perinteisistä zoonooseista aina tuoreeltaan löydettyihin bakteeripatoogeeneihin. Molekyylitason havaintometodeihimme kuuluu reaaliajan
polymeraasiketjumääritelmät verenvuotokuumeviruksiin, kuten ebolaviruksiin ja Krimin Kongon verenvuotokuumevirukseen , zika- ja denguevirukseen, koronaviruksiin, hantaviruksiin, rokkoviruksiin ja arenaviruksiin. Näitä on käytössä Huslabin diagnostisessa laboratoriossa ja kansainvälisessä ympäristöuhkiin varautimisessa. Olemme erikoistuneet myös joidenkin eläinten virustautien diagnostiikkaan sekä laajaan valikoimaan eläinten bakteeripatogeenejä.
Kehitämme myös uusia metagenomiikan lähestymistapoja diagnosoida tunnettuja ja tuntemattomia patogeenejä eri nåytemateriaaleista, joista enemmän , alempana, ks "virukset ja mikrobiologia."
Flaviviruksiin kuuluu maailmanlaajuisesti merkittäviä hyttysperäisiä patogeeneja, kuten dengue- ja zikavirukset, ja puutiaisaivokuumevirus Euroopassa. Kliinisesti sairaat potilaat ovat vähemmistö näissä tartunnoista, mikä viittaa isäntäperäisten tekijöiden merkittävään vaikutukseen taudin vakavuudessa. Tavoitteenamme on löytää näitä taudin vakavuuteen vaikuttavia viruksen ja isännän tekijöiltä, erityisesti neuropatogeenisisssa TBEV ja ZIKV -infektioissa, joita ei tällä hetkellä täysin ymmärretä.
Flavivirusten NS1-proteiini on liitetty eri vaikutuksiin patogeenesissa. Tämänhetkinen tutkimuksemme viittaa siihen, että kongenitaali-infektion aikana tapahtuvat mutaatiot ZIKV NS1-proteiinissa liittyvät sikiön tartunnan kulkuun, sekä myöskin siihen, että ZIKV ja TBEV -infektiot häiritsevät aivosolujen differentaatiota.
Lepakot ja jyrsijät ovat lajirikkaimmat nisäkäsryhmät, ja samalla merkittävä isäntäreservi zoonoottisille patogeeneille. Lepakoilta löytyy useita zoonoottisia viruksia jotka aiheuttavat ihmiselle henkeäuhkaavia infektioita. Samalle jyrsijöiden suuri lajimäärä maailmanlaajuisesti (noin kaksi kertaa enemmän kuin lepakkollajeja) ja niiden läheisyys ihmisten kanssa tekee jyrsijöistä jatkuvan uhkan uusille zoonoottisille taudeille ja lajisiirtymille.
Teemme läheistä yhteistyötä LuKe:n tutkijoiden kanssa ja olemme käyttäneet kansallista jyrsijöiden kenttämonitorointia selventääksemme zoonosivirusten levinneisyyttä ja esiintyvyyttä. Suoritamme myös laboratoriossa jyrsijöillä kokeellisia infektioita (BSL-3) tutkiaksemme paremmin esimerkiksi eri isäntälajien rooleja ja tartuntamekanismeja.
Meillä on monia projekteja lemmikki-, tuotanto- ja villieläimiin liittyen, mm. taudinaiheuttajien selvittäminen, diagnostiikan kehittäminen ja epidemiologia. Viime aikoina olemme tutkineen esim. Bartonella-infektioita koirissa ja hirvissä, ripulin syytä tuotantoeläimissä, toleranssin funktiota Aleutian taudissa, sekä uutta vakavaa ihoinfektiota aiheuttavaa patogeenia. Kehitämme myös uusia rokotteita eläinkäyttöön. Tällä hetkellä aloitamme projekteja joissa käytetään molekyyliepidemiologiaa ja laajoja tilastollisia selvityksiä tuotantoeläinten kuolinsyistä Suomessa, ja kansainvälisiesti yhteistyökumppaneiden kanssa..
Eläinlääketieteelliset mikrobiologiaprojektit ovat Dosentti Tarja Sirosen alaisena.
Uuden sukupolven sekvensoinin teknologian avulla pystymme tutkimaan suoliston mikrobi- ja viruskannan vaikutusta selkärankaisten terveyteen ja tauteihin. Tutkiaksemme mikrobiologian koostumusta ja sen vaikutusta terveyteen ja tauteihin, ryhmämme käyttää pääosin Illuminan MiSeq:n sekvensointialustaa.
Tällä hetkellä ryhmämme tutkii koiraeläinten, naudan, minkkien, kettujen, kanojen myyrien ja ihmisten mikrobiomia. Ymmärtääksemme patogeenien evoluutiota ja biologiaa, sekvensoimme ja tutkimme monia virus- ja bakteeriperäisiä patogeenejä. Projekteissamme Huslabin kanssa, suunnittelemme sovelluksia ihmisnäytteistä otettujen virussekvenssien tunnistamiseen ja tähän olemme valmistaneen laboratorisen ja bioinformatiivisen linjaston (LazyPipe)
Muiden tutkimusten lisäksi tarjoamme palveluita metagenomiseen virussekvensointiin ja 16S amplicon -pohjaiseen metagenomiseen bakteerisekvensointiin. Korkean kokemustason ryhmämme suoriutuu taatulla laadulla varmistaakseen tarkan laadun. Työn kulku virus- ja mikrobiperäisissä metagenomissa alkaa näyttekäisttelyllä, sekvensointikirjaston valmistamisella, sitten s.euraa sekvensoinnilla ja lopulta bioinformatiiikka-analyysi.
Sekvensointiin ja bioinformatiikka-analyyseihin liittyviä palveluita voi tilata ja hinnoitella ottamalla yhteyttä Tarja Siroseen
SARS-CoV-2 -pandemian alusta asti yksikkömme on osallistunut useisiin COVID-19 -tutkimushankkeisiin, kuten
- SARS-CoV2-genomien sekvensointi suomalaisista potilaista ja viruksen geneettinen variaatio ja molekyyliepidemiologia
- vasta-ainetestien kehitys ja vasta-aineseulonnat, mm. immunofluoresenssi- ja EIA-testit perustuen rekombinantti-SARS-CoV-2 N- ja S-proteiineihin, sekä mikroneutralisaatio
- lääkeainekirjastojen seulonta SARS-CoV2-inhibiittoreiden löytämiseksi solumalleiss BSL3-turvalaboratoriossa
- virus-solu-vuorovaikusten tutkiminen
- SARS-CoV2-humaanivasta-aineiden kloonaaminen
Teemme useita yhteistyöprojekteja muiden tutkijoiden kanssa, jossa laboratoriossamme tehdään esim vasta-ainemäärityksiä, infektiotöitä viruksella turvalabaoratoriossa tai viruksen nukleiinihapon osoitusta näytteistä.
Julkaisuja SARS-CoV2-tutkimukseemmee liittyen: https://pmlegacy.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=vapalahti+sars+covid