Vieraileva kirjoittaja: Jussi Paananen

Genetiikan tutkimus on edistynyt viime vuosina valtavin loikin. Älykkyyden tiedetään olevan vahvasti perinnöllistä, mutta älykkyyden genetiikkaan on kuitenkin tehty vasta ensimmäisiä pintaraapaisuja.

Eliön geneettistä perimää kutsutaan genomiksi. Ihmisen genomi koostuu pääasiassa 23 kromosomipariin pakatusta DNA:sta. Nämä 23 kromosomia sisältävät noin 3,5 miljardia emäsparia (emäksiä merkitään kirjaimilla A, C, G ja T). Vuonna 2003 valmistuneessa kansainvälisessä Human Genome Project -hankkeessa selvitettiin emäsjärjestys useiden ihmisten yhdistelmänäytteestä. Hanke kesti kokonaisuudessaan noin 20 vuotta ja maksoi lähemmäs 3 miljardia euroa. Hankkeessa tuotettiin vapaasti saatavilla oleva ihmisen genomikartta, joka toimii perustana nykyaikaiselle genetiikan tutkimukselle. Käsitys genomin sisällöstä tarkentuu jatkuvasti, mutta nykytiedon valossa genomi sisältää noin 45 000 geeniä, joista vajaa puolet tuottavat proteiineja. Vuonna 2007 DNA:n luentaan käytettävät sekvensointiteknologiat olivat kehittyneet niin paljon, että ensimmäiset yksittäisten ihmisten genomit voitiin lukea (ensimmäinen näistä kuului DNA:n rakenteen tunnistamisesta Nobel-palkitulle James Watsonille).

Mielenkiintoista ihmisten genomeissa on niiden häkellyttävä samankaltaisuus, mutta toisaalta niistä löytyvien erojen valtava lukumäärä. Tämä ristiriitaisuus selittyy sillä, että suurin osa genomista on täysin identtinen kaikilla ihmisillä, mutta genomit ovat kuitenkin täynnä lyhyitä, yleensä ainoastaan yhden kirjaimen pituisia, eroja. Näitä eroavaisuuksia kutsutaan DNA-variaatioiksi, ja nykyinen genetiikan tutkimus keskittyykin pääasiassa niiden tutkimiseen. Ihmisiltä tunnetaan noin 150 miljoonaa erilaista variaatiota, ja esimerkiksi verrattaessa kahden suomalaisen genomeja, löytyy näiden väliltä todennäköisesti useita miljoonia toisistaan eroavia variaatioita (näitä variaatioiden eri versioita kutsutaan alleeleiksi). Tyypillinen geeni sisältää vähintään satoja variaatioita, joista suurin osa ei kuitenkaan vaikuta millään tavalla geenin toimintaan. Yleinen väärinkäsitys onkin, että jollakulla on vaikkapa ”älykkyysgeeni”, kun tosiasiassa sama geeni löytyy jokaiselta maailman ihmiseltä, geenin toiminnassa vain on eri alleeleista johtuvia eroavaisuuksia.

DNA-sekvensoinnin kalleuden takia variaatioiden genominlaajuiseen määrittämiseen on kehitetty vaihtoehtoisia menetelmiä. Näistä suosituin teknologia on DNA-mikrosirut, jotka mahdollistavat satojen tuhansien ennalta valittujen variaatioiden mittaamisen. Vuonna 2007 koko genomin sekvensointi maksoi miljoona dollaria, mutta DNA-mikrosiru vain noin tuhat euroa. Mikrosirujen haasteena on kuitenkin se, että niillä voidaan määrittää ainoastaan pieni otos tunnetuista variaatioista, eikä niillä pysty havaitsemaan aikaisemmin tuntemattomia variaatioita. 2010-lukua lähestyttäessä mikrosirujen käyttö yleistyi nopeasti, tutkimusten keskittyessä merkittäviin kansansairauksiin. Tutkijat huomasivat kuitenkin nopeasti, että yksittäisten variaatioiden vaikutusta oli yliarvioitu valtavasti, variaatio saattoi selittää tautiriskiä alle prosentin verran. Tästä johtuen tarvittavat näytemäärät kasvoivatkin huomattavasti alun perin ennakoitua suuremmiksi. Edulliset mikrosirut vaativatkin kymmenien tuhansien ihmisten tutkimusaineistoja, nostaen tutkimuskohtaiset kustannukset kymmeniin miljooniin euroihin. Kustannukset sekä tutkittavien vaadittu lukumäärä ovatkin ohjanneet genetiikan tutkimusta kansanterveydellisesti ja -taloudellisesti merkittäviin kohteisiin. Uutena ilmiönä alalle on myös ilmestynyt laajoja tutkimuskonsortioita, jotka yhdistävät aineistojaan satoja tuhansia ihmisiä käsittäviin yhdistelmäanalyyseihin.

Ei olekaan yllättävää, että älykkyyden tutkiminen ei ole ollut rahoittajien ja tutkijoiden tärkeyslistan kärjessä. Puhtaan älykkyyden tutkimisen sijasta voimavaroja on laitettu lähinnä vakavien kognitiivisten sairauksien, kuten dementioiden tutkimiseen. Genetiikan alalla ehkä tunnetuin ja puhutuin variaatio liittyykin dementiaan. APOE-geenin tietty alleeli nostaa Alzheimerin taudin riskin monikymmenkertaiseksi herättäen paljon moraalisia ja eettisiä kysymyksiä. Tautiin ei ole olemassa kunnollista hoitoa, joten miten suhtautua tietoon suuresti kasvaneesta riskistä älyllisen toiminnan rappeutumiseen? Miten tällainen tieto voi vaikuttaa yksilöön, hänen läheisiinsä, työnantajaan tai vaikkapa vakuutusyhtiöihin? Kun James Watson vuonna 2007 antoi suostumuksensa genominsa vapaaseen julkaisemiseen, hänen ainoa vaatimuksensa oli, että APOE geenitieto poistetaan aineistosta (näppärät tutkijat tosin tekivät muutamassa päivässä tarkan ennusteen Watsonin APOE-alleelista viereisten variaatioiden perusteella).

Tutkittavien henkilöiden määrää voidaan vähentää, jos tutkittava asia voidaan mitata luotettavasti ilman suuria vaihteluita. Esimerkiksi pituus on helposti ja edullisesti mitattava, eikä siinä esiinny suurta vaihtelua mittauskertojen välillä. Hankalampia mittauskohteista ovat esimerkiksi heittelevä verenpaine, kalliita laitteita vaativa aivojen kuvantaminen tai vaikkapa aivojen poistoa vaativa eri aivoalueiden geeniaktiivisuuden määrittäminen. Älykkyys on monimutkainen kokonaisuus, jonka mittaaminen yksinkertaisimmillaankin vaatii aikaa vievän testin tekemisen. Verrattuna esimerkiksi diabetes-tutkimukseen, jossa samasta verinäytteestä voidaan eristää DNA sekä mitata verensokeri, on älykkyystestin teetättäminen hankala lisävaihe. Kuitenkin esimerkiksi Mensan käyttämä älykkyystesti on kohtuullisen nopea, edustava ja edullinen suorittaa.

Voisiko älykkyyden genetiikkaa sitten tutkia osana Mensan testausta? Testattavien tulisi antaa itsestään erilaisia taustatietoja liittyen terveydentilaan sekä sosioekonomiseen asemaan, jotta nämä asiat voitaisiin huomioida tuloksia analysoidessa. Testattavien tulisi myös antaa joko sylki- tai veripohjainen DNA-näyte. Suostumuksen saaminen testattavilta olisi varmaankin hankalaa. Lisäksi Mensan testiin hakeutuu keskimääräistä älykkäämpää porukkaa, tutkimuksellisessa mielessä kustannustehokkain aineisto kuitenkin koostuisi älykkyyden molemmista ääripäistä. Yksi etu meillä suomalaisilla tutkijoilla kuitenkin on: tutkimusta helpottaa, jos tutkittavien geneettinen tausta on mahdollisimman samankaltainen. Suomalaisten monta sukupolvea jatkunut nurkkakuntainen sukurutsaisuus onkin asia, jota ulkomaalaiset genetiikan tutkijat kadehtivat kovaan ääneen.

Mitä älykkyyden genetiikan saralla sitten on tehty viime vuosina? Älykkyyteen liittyviä genominlaajuisia tutkimuksia löytyy vain kourallinen, ja ne kaikki on toteutettu mikrosirutekniikalla. Tutkittavien määrä vaihtelee useista sadoista pariin kymmeneen tuhanteen. Tutkimuksissa on tutkittu erilaisia älykkyyden osa-alueita kuten yleistä kognitiivista kyvykkyyttä, sekä joustavaa ja kiteytynyttä älykkyyttä. Kyseessä ovat siis kohtalaisen laajat ja monipuoliset tutkimukset. Entä ne tulokset? Ne voisi tiivistää seuraavasti: ei mitään merkittävää. Pieniä viitteitä löytyy, mutta ”älykkyysgeenit” piilottelevat edelleen. Yksi asia on kuitenkin selvä, perinnöllinen älykkyys muodostuu useista pienivaikutteisista geenivariaatioista. Tilanne lienee hieman samankaltainen kuin genetiikan tutkimuksen lippulaivan, diabeteksen kanssa. Diabetesta on päästy tutkimaan satojen tuhansien ihmisten yhdistelmäanalyyseissä, ja näiden perusteella on löydetty noin sata variaatiota joiden kokonaisvaikutus muodostaa ison osan perinnöllisestä diabetesriskistä. Tarvitaan siis lisää älykkyysgenetiikan tutkimuksia isommilla aineistoilla ja tarkemmilla teknologioilla.

Tulevaisuus on kuitenkin valoisampi. Kun genomin sekvensointi vuonna 2003 maksoi 3 miljardia euroa ja vuonna 2007 miljoona dollaria, niin entä nyt? Hinta on selvästi alle $1 000 haamurajan, ja DNA-mikrosirujenkin hinnat ovat laskeneet halvimmillaan muutamaan kymppiin. Nyt pullonkaulaksi muodostuukin valtava datamäärä ja osaavien data-analyytikkojen puute. Kysymys kuitenkin kuuluu: Kuinka paljon yhteiskunnan resursseja älykkyyden genetiikan tutkimukseen tulisi sijoittaa? Etenkin jos kyseessä on yleinen älykkyys eikä esimerkiksi älylliseen kehitykseen liittyvät vakavat taudit?

Geneettinen testaus on löytänyt tiensä myös kuluttajamarkkinoille. Yhdysvaltalainen yritys 23andMe tarjoaa mikrosiruihin perustuvaa palvelua jossa asiakas lähettää sylkinäytteen yritykselle ja saa käyttöönsä nettipalvelun, josta voi tarkastella omia geenivariaatioitaan ja näihin liitettyjä ominaisuuksia. Myös APOE-geeni löytyy palvelusta, mutta sen osalta tulos näytetään vasta erillisen hyväksynnän jälkeen. Vaikka palvelu keskittyy pääasiassa erilaisiin sairauksiin, löytää älykkyydestä kiinnostunut palvelusta yhden mielenkiintoisen tuloksen. Tietyn alleelin omaavien ihmisten älykkyysosamäärässä on keskimäärin 6-7 pisteen ero, riippuen siitä onko heitä rintaruokittu lapsena. Allekirjoittanut omaa kuitenkin alleelin, joka perusteella rintaruokinnalla ei ole ollut merkitystä suuntaan tai toiseen.

Kirjoittaja johtaa Neurobioinformatiikan tutkimusryhmää Itä-Suomen yliopistossa