Epigenomi, joka koostuu epigeneettisistä merkeistä kuten DNA-metylaatioista ja histonien modifikaatioista, on olennainen osa monisoluisen organismin normaalia kehitystä. Kullekin solutyypille muodostuu omanlaisensa epigeneettinen profiili, joka mahdollistaa solutyypille ominaisten geenien ilmenemisen ja proteiinien tuoton. Epigeneettiset profiilit periytyvät solunjakautumisien myötä tytärsoluille. Muutokset epigenomissa ovat osa normaalia kehitystä ja ikääntymistä, mutta niitä saavat aikaan myös ympäristö, sairaudet ja sattuma.
Ympäristön vaikutusmekanismien tunteminen auttaa meitä ymmärtämään ympäristön ja perimän rooleja yksilön kehityksessä ja ilmiasussa, mikä on keskeinen ja yhä suurelta osin tuntematon osa kehitysbiologiaa. Sen lisäksi, että selvitämme varhaisen ympäristön vaikutusta kehitykseen, etsimme häiriöistä kertovia biologisia merkkejä, biomarkkereita, jotka mahdollistavat kehityshäiriöiden diagnosoinnin ja tarvittaessa yksilöllisen hoidon sekä kehityksen tuen.
Raskaudenaikainen alkoholialtistus on yksi haitallisimmista sikiönkehitykseen vaikuttavista ympäristötekijöistä. Alkoholi vaurioittaa 3-5 prosenttia länsimaissa syntyneistä lapsista ja Suomessa arvioidaan syntyvän vuosittain 600-3000 alkoholin pysyvästi vaurioittamaa lasta. Kaikkia alkoholialtistuksen aikaansaamia kehityshäiriöitä kutsutaan termillä FASD (fetal alcohol spectrum disorders), joka pitää sisällään laajan kirjon pysyviä rakenteellisia, fysiologisia, neurokognitiivisia sekä käyttäytymiseen ja kasvuun liittyviä häiriöitä. Koska altistuksen aiheuttamat muutokset ovat vaihtelevia ja diagnosointi vaikeaa, on mahdotonta arvioida vaurioituneiden lasten todellista lukumäärää.
epiFASD (Epigenetics of Fetal Alcohol Spectrum Disorders) -projektin tavoitteena on selvittää alkoholivaurioiden molekulaariset mekanismit ja löytää biologiset merkit alkoholin aiheuttamien kehityshäiriöiden diagnosointiin. Tässä käytämme apuna ainutlaatuista epiFASD-kohorttiamme, joka koostuu raskauden aikana alkoholille altistuneista vastasyntyneistä kerätyistä biologisista näytteistä ja kehityksen seurantatiedoista. Tutkimus tehdään yhteistyössä Helsingin yliopistosairaalan HAL-poliklinikan kanssa.
Ensimmäisen koeputkilapsen syntymän jälkeen vuonna 1978 on hedelmöityshoitojen avulla saanut alkunsa jo yli 7 miljoonaa lasta. Terveyden ja hyvinvoinnin laitoksen mukaan 5,4 prosenttia Suomessa vuonna 2016 syntyneistä lapsista on syntynyt hoitojen avulla. Vaikka hoitojen tulokset ovat vaikuttavia ja lapset ovat yleisesti ottaen terveitä, on heillä kasvanut riski alhaiseen syntymäpainoon. Alhainen syntymäpaino puolestaan on liitetty useassa tutkimuksessa sydän- ja verisuonisairauksiin. Hedelmöityshoidoilla alkunsa saaneiden ihmisten ja hiirten kudoksissa on huomattu hoitoihin liittyviä muutoksia eniten tutkitun epigenettisen merkin eli DNA-metyyliryhmien määrissä. Tutkimusten perusteella hedelmöityshoidoissa käytetyt menetelmät voivat vaikuttaa kehittyvään epigenomiin raskauden alussa.
Hedelmättömyyden syiden lisäksi tutkimme epiART (Epigenetics of Assisted Reproductive Technology ) -projektissa hedelmöityshoitojen vaikutuksia epigenomiin ja hoidoista syntyneiden lasten terveyteen. Tavoitteemme on selvittää hoidoissa käytettyjen eri menetelmien vaikutuksia sekä edistää hoitomuotojen kehitystä. Tutkimusta varten keräämme ainutlaatuista epiART-kohorttia, joka koostuu hedelmöityshoidoilla alkunsa saaneiden vastasyntyneiden biologisista näytteistä ja kehitystiedoista. epiART-tutkimus tehdään yhteistyössä Helsingin yliopistosairaalan lisääntymislääketieteen yksikön kanssa.
Käyttämällä uusimpia menetelmiä ja malleja kuten kantasoluja ja hiirimalleja, meidän on mahdollista keskittyä alkuraskauteen ja siihen, miten ympäristö vaikuttaa ensimmäisiin soluihin. Erityisesti meitä kiinnostaa miten ympäristö vaikuttaa epigeneettisen uudelleenohjelmoitumisen jaksoon aivan raskauden alussa. Jakso on merkittävä normaalille kehitykselle: sen aikana uuden yksilön ensimmäisistä soluista pyyhitään epigeneettiset merkit ja niiden monikykyisuus palautetaan. Tämän jälkeen solutyyppikohtaiset epigeneettiset profiilit muodostuvat uudelleen. Alkuraskauden ja uudelleenohjelmoitumisen ajanjakson on huomattu olevan erityisen herkkä ympäristön vaikutuksille.
Olemme osoittaneet ensimmäistä kertaa, että alkoholi voi vaikuttaa aikuisen hiiren ilmiasuun muuttamalla varhaisen alkion epigeneettisiä merkkejä. Lisäksi jälkeläisissä huomattiin ihmisen FASD-piirteitä: kasvun hidastumista sekä muutoksia kallon, kasvojen ja aivojen rakenteissa.