Apunavigaatio

Home

Apunavigaatio

Index A–Z

Publisher

National Public Health Institute
Original page

Systeemibiologia

cancerous diseases, oncogenes, publications, research , systems biology

Oinas, Antti

Julkaistu 9.3.2006

Systeemibiologia

Tavoite
Systeemibiologian tavoitteena on ymmärtää monista geenituotteista koostuvien biologisten järjestelmien toimintaa, etsimällä biologiseen ilmiöön vaikuttavat geenit tehoseulontamenetelmillä, sekä kehittämällä niiden muodostaman systeemin toiminnasta laskennallinen malli geenien keskinäisten vuorovaikutusten perusteella. Biologinen järjestelmä voi määritelmällisesti olla sairaustila sekä sen kehittymiseen liittyvät geenit. Systeemibiologia nopeuttaa geneettistä tutkimusta, jonka tarkoituksena on löytää monitekijäisten sairauksien takana olevat geneettiset muutokset. Se tarjoaa mahdollisuuden kehittää kohdennettuja ja henkilökohtaisia lääkintämenetelmiä.

Ryhmämme tavoitteena on löytää uusia tautigeenejä, ymmärtää tautien syntymekanismeja ja luoda uusia menetelmiä ja teknologioita tautigeenien löytämisen sekä niiden toiminnan tutkimisen nopeuttamiseksi. Tärkein tautimallimme on syöpä ja tämän hetkinen tutkimuksemme tähtää syövässä aktivoituneiden onkogeenien ja kasvutekijöiden solunjakautumista säätelevien mekanismien selvittämiseen.

Tutkimus

Systeemibiologisen tutkimuksen ensimmäinen vaihe on sairauteen vaikuttavien patolo- gisten ja fysiologisten järjestelmien osien tunnistaminen ja niiden toiminnan selvittäminen. Järjestelmän osien löytämiseen käytetään tehoseulontamenetelmiä, kuten RNA- interferenssi- ja cDNA-yli-ilmentämisseulontoja sekä kemiallista genomiikkaa. Seulontojen tuloksia täydennetään yhdistämällä niihin systemaattisesti järjestelmän toiminnasta jo olemassa olevaa tietoa. Tämän tiedon pohjalta on mahdollista rakentaa laskennallinen malli, jonka avulla voidaan ennustaa mutaation tai lääkeaineen vaikutus järjestelmän toimintaan.

Syöpä on monitekijäinen sairaus, jonka syntyyn voi vaikuttaa mutaatiot yli 300 geenissä. Nämä mutaatiot vaikuttavat normaaliolosuhteissa solunjakautumista ja erilaistumista säätelevien mekanismien toimintaan ja mahdollistavat solun irtaantumisen säätelystä. Huolimatta syövän syntyyn vaikuttavien geenien suuresta lukumäärästä syöpiä yhdistävät tietyt yhteiset fenotyypit, kuten hallitsematon solunjakautuminen. Ymmärtääksemme syövän kehittymiseen johtavat syyt meidän täytyy tunnistaa sekä geenit, jotka aiheuttavat syövän, että geenit, jotka säätelevät yhteisiä fenotyyppejä. Tämän pohjalta voimme selvittää miten syöpägeenit säätelevät solunjakautumisgeenien aktiivisuutta.

Tämän vuoksi olemme yhteistyössä Kimmo Palinin ja Esko Ukkosen (HY tietojen- käsittelytieteen laitos) kanssa kehittäneet laskennallisia menetelmiä tunnistaaksemme geenit, joiden ilmentymistä säätelevät syövän kehittymiseen usein yhdistetyt transkriptio- tekijät. Näiden menetelmien avulla voimme selvittää geenien ilmentymisen säätelyä genomisesta sekvenssistä. Olemme parhaillamme kehittämässä tätä teknologiaa edelleen tarkoituksenamme selvittää mitkä erot sekvenssissä (esim. SNP) vaikuttavat yksilöiden välisiin eroihin geenien ilmentymisessä ja ovat näin ollen todennäköisempiä syitä sairauksien, kuten syövän, takana.

Selvittääksemme, mitkä ennustetuista kohdegeeneistä vaikuttavat solunjakautumiseen, yhdistämme laskennallisin menetelmin saatuja tuloksia kokeellisiin tuloksiin genomin- laajuisesta RNA-interferenssiseulonnasta, jonka tarkoituksena on selvittää mitkä geenit säätelevät solunjakautumista ja solun kokoa. Jatkamme parhaillamme tutkimusta systemaattisesti selvittämällä tunnistettujen geenien ja proteiinien geneettiset ja biokemialliset vuorovaikutukset.

Tutkimusryhmä

Jussi Taipale, Mikael Björklund, Martin Bonke, Lin Feng, Outi Hallikas, Arttu Jolma, Teemu Kivioja, Song-Ping Li, Ritva Nurmi, Heidi Syvänen, Minna Taipale, Mikko Turunen, Markku Varjosalo, Gonghong Wei

	Mikael Björklund, FT Postdoc		Martin Bonke, FT Postdoc
	Outi Hallikas, FM Jatko-opiskelija		Song-Ping Li, FT Postdoc
	Sini Miettinen Laboratorioanalyytikko (Helsingin yliopisto)		Ritva Nurmi Laborantti (KTL)
	Minna Taipale, FT Postdoc		Markku Varjosalo, FM Jatko-opiskelija

Viimeisimmät julkaisut

Bjorklund M, Taipale M, Varjosalo M, Saharinen J, Lahdenpera J, Taipale J. Identification of pathways regulating cell size and cell-cycle progression by RNAi. Nature. 2006 Feb 23;439(7079):1009-13. PubMed
Echeverri CJ, Beachy PA, Baum B, Boutros M, Buchholz F, Chanda SK, Downward J, Ellenberg J, Fraser AG, Hacohen N, Hahn WC, Jackson AL, Kiger A, Linsley PS, Lum L, Ma Y, Mathey-Prevot B, Root DE, Sabatini DM, Taipale J, Perrimon N, Bernards R. (2006) Minimazing the risk of reporting false positives in large-scale RNAi screens. Nat Methods 3:10;777-9.
Hallikas O, Palin K, Sinjushina N, Rautiainen R, Partanen J, Ukkonen E, Taipale J. Genome-wide prediction of mammalian enhancers based on analysis of transcription-factor binding affinity. Cell. 2006 Jan 13;124(1):47-59. PubMed
Hallikas O, Taipale J. (2006) High-throughput assay for determining specificity and affinity of protein-DNA binding interactions. Nat Protoc 1:1;215-22.
Palin K, Taipale J, Ukkonen E. (2006) Locating potential enchancer elements by comparative genomics using the EEL software. Nature Protocols 1:368-74.
Varjosalo M, Li SP, Taipale J. Divergence of Hedgehog Signal Transduction Mechanism between Drosophila and Mammals. Dev Cell. 2006 Feb;10(2):177-86. PubMed
Varjosalo M, Taipale J. (2007) Hedgehog signaling. J Cell Sci 120:3-6.