Useat väestöterveystieteen tutkimuskysymykset koskevat syy-seuraussuhteiden eli kausaliteetin arviointia: Kohottaako korkea verenpaine aivoverenkiertohäiriön riskiä? Tai Miten krooninen tulehdus vaikuttaa sydäntautiriskiin?
Yksinkertainen vertailu tutkimusväestössä altistuneiden (esimerkiksi korkeasta verenpaineesta kärsivät) sekä ei-altistuneiden (normaaliverenpaineen omaavat) välillä ei kuitenkaan ole hyvä idea, sillä sekoittuneisuus ja muut erilaiset tutkimusharhat tekevät tästä vertailusta epäluotettavan.
Paras väline syy-seuraussuhteiden tutkimiseen on hyvin tehty satunnaistettu tutkimus, jossa tutkimusväestö jaetaan satunnaisesti altistettaviin ja vertailuryhmään. Tällöin tilastollinen vertailu ryhmätasolla voi antaa laadukasta tietoa mahdollisesta kausaalisuhteesta.
Lienee kuitenkin ilmeistä, ettei satunnaistaminen ole mielekästä useissa tilanteissa – ihmisiä on mahdotonta satunnaistaa esimerkiksi verenpaineesta kärsiviin ja normaaliverenpaineen omaaviin. Näissä tilanteissa tutkijoiden on nojauduttava erilaisiin tilastomenetelmiin, joilla pyritään kiertämään sekoittuneisuuden vaikutus. Eräs näistä menetelmistä on Mendel-satunnaistus.
Mendel-satunnaistus on näennäis-satunnaistusmenetelmä, joka perustuu genetiikan tunnettuihin Mendelin lakeihin. Gregor Mendel (1822–1884) oli nykyisen Tsekin alueella elänyt augustinolaismunkki, joka oli kiinnostunut perinnöllisyydestä ja teki kuuluisia tieteellisiä perinnöllisyyskokeita herneillä. Hänen tutkimuksistaan tekemänsä päätelmät on myöhemmin todistettu molekyylitasolla.
Ihmisillä on kustakin geenistä kaksi kopiota, ja jälkeläinen perii kultakin vanhemmaltaan yhden alleelin eli geenimuodon. Koska geenit vaikuttavat ihmisten ominaisuuksiin – kuten esimerkiksi verenpaineeseen – eri alleelit selittävät osan näiden ominaisuuksien vaihtelusta ihmisten välillä. Mendelin lakien mukaisesti jälkeläisen tietyltä vanhemmalta perimä alleeli määräytyy satunnaisesti, ja tämä periytyminen on riippumatonta ympäristötekijöistä tai muista ominaisuuksista. Alleelien satunnainen ja riippumaton periytyminen ovat keskeiset ideat Mendel-satunnaistuksessa.
Mikäli altisteelle (esimerkiksi korkea verenpaine) voidaan tunnistaa yksi tai useampia siihen liittyviä geenitekijöitä, näitä geenitekijöitä voidaan käyttää luomaan näennäissatunnaistettu tutkimusasetelma.
Tästä asetelmasta voi tehdä vertauksen satunnaistettuihin tutkimuksiin: siinä missä jälkimmäisessä tutkimusväestö jaetaan satunnaisesti altistettaviin ja vertailuryhmään, Mendel-satunnaistuksessa jaottelu tapahtuu ”perinnöllisesti todennäköisemmin altistuviin” sekä ”perinnöllisesti todennäköisemmin ei-altistuviin” (Kuva). Tietoa eri altisteisiin yhteydessä olevista geenitekijöistä saadaan esimerkiksi genominlaajuisilla assosiaatiotutkimuksilla, joista on aiemmin kirjoitettu blogissamme.
Mendel-satunnaistus on todettu tehokkaaksi menetelmäksi terveystieteissä, ja sen suosio on kasvanut sitä mukaa, kun ymmärrys geenitekijöistä ja niiden vaikutuksesta on tarkentunut. Menetelmän antamat tulokset ovat antaneet näyttöä esimerkiksi niin sanotun ”pahan” LDL-kolesterolin vaikutuksesta kohonneeseen sydäntautiriskiin. Myös alun perin reumalääkkeeksi kehitetyn tosilitsumabin havaittiin Mendel-satunnaistus -tutkimuksessa olevan yhteydessä pienentyneeseen vakavan koronataudin riskiin. Myöhemmin löydös vahvistettiin muissa koeasetelmissa, ja tämä lääke on nykyisin lisensoitu myös hoitamaan koronapotilaita.
Entä korottaako verenpaine aivoverenkiertohäiriöiden riskiä, tai krooninen tulehdus sydäntautiriskiä? Molempiin tekstin alussa mainittuihin tutkimuskysymyksiin Mendel-satunnaistuksesta saadut tulokset ovat antaneet näyttöä myöntävän vastauksen puolesta.
Mendel-satunnaistus on kuitenkin vain yksi menetelmä muiden joukossa, ja sillä on myös omat rajoitteensa. Keskeisin on pleiotropia eli yhden geenitekijän suora vaikutus useampaan ominaisuuteen. Myös ei-biologisten ilmiöiden, kuten ilmansaasteiden tai ilmastonmuutoksen vaikutuksia on mahdotonta tutkia tämän menetelmän avulla.
Vanhaa sananlaskua mukaillen, jokainen tilastollinen menetelmä on hyvä renki, mutta huono isäntä – pelkästään numeroihin nojautuminen tai tietyn menetelmän käyttö eivät anna lopullisia vastauksia kausaalikysymyksiin. Mendel-satunnaistuksessa onkin erityisen tärkeää tuntea tutkittava altiste, kiinnostuksen kohteena oleva vastemuuttuja, sekä molempien ilmiöiden biologinen tausta. Oikein käytettynä Mendel-satunnaistus on kuitenkin erinomainen väline väestöterveystutkijan työkalupakkiin.
Kirjoittaja: Ville Karhunen
Terveyttä tutkimassa -blogissa kirjoitetaan väestöterveyden ja lääketieteen tutkimukseen liittyvistä aiheista sekä esitellään ja pohditaan ajankohtaisia aiheeseen liittyviä ilmiöitä. Kirjoittajina toimivat pääasiassa lääketieteellisen tiedekunnan tutkijat.