Danilo Mladenovići arendustöö kandvat ideed võib piltlikustada metropoliga, mille elanikud üksteisele pidevalt pakke saadavad. Mõned pakikesed sisaldavad valke ja teised geneetilise teabe tükikesi sõnumitega oma päritolu kohta. Inimese vereringes liigub selliseid tillukesi pakikesi iga päev miljardeid. Kui mõni metropoli elanik haigestub, võib muutuda ka tema saadetud pakike. Neid pakikesi verest leides ja neis olevaid sõnumeid lugedes võivad teadlased ja arstid saada teada, mis kehas toimub. Inimkehas täidavad elanike rolli üksikud rakud ja pakkideks on vesiikulid.

Vesiikulipõhine diagnostika pole siiski sirgjooneline – tillukesi kerakesi katab õhuke lipiididest koosnev kest. Nõnda tuleb need esmalt eraldada neile sarnanevatest rasvaosakestest, mis kipuvad analüüsi tulemusi tugevalt moonutama. Peamise väljakutsena jätavad levinud eraldusvõtted aga teisi osakesi proovidesse liiga palju. Mladenović nägi lahendusena soolhapet, millega viis ta plasma pH-taseme 5,5 peale.

Keskkond muutus sellega piisavalt happeliseks, et hakata lõhkuma veres ringlevaid lipoproteiine. Vesiikulid ise püsisid aga tervena, kuna taluvad loomupäraselt madalamat pH-taset. Nii sadestusidki vajalikud infokandjad katsutisse ja Mladenović sai need kolleegidega tsentrifuugi abil hõlpsamalt kätte.

Happe jõul kasvas vesiikulite saagis varasemaga võrreldes 3,3 korda, samas kui segavate rasvaosakeste osakaal kahanes samal ajal 61 protsenti. Mladenović lootis, et lihtne võte hoiab haiglates aega kokku ja muudab uued veretestid tunduvalt täpsemaks.

Metoodika loeb

Oma doktoritöös võrdles Mladenović ka kaht tipptasemel masinat, mida laborid vesiikulite loendamisel igapäevaselt kasutavad. Eri seadmed annavad aga pahatihti lahknevaid tulemusi, sest hindavad osakeste suurust ja hulka erinevate reeglite järgi.

Nii püüavad väiksema tundlikkusega seadmed pildile eeskätt suuri ja heledaid osakesi. Mladenović osutas, et see puudujääk moonutab tegelikkust ja jätab mulje, justkui väiksemaid vesiikule proovis polekski.

Ta lõi uued standardid ja kontrollmeetodid, mis aitavad neid kitsaskohti seljatada. Selleks võttis Mladenović appi spetsiaalsed helendavad nanohelmed. Need toimisid universaalse mõõdupuuna, mis aitasid kahe erineva laborimasina andmed täpselt ühele skaalale viia. Tavaliselt väljastavad seadmed helenduse kohta erinevaid ühikuid, mistõttu puudub laboritel võimalus andmeid omavahel kõrvutada.

Mladenović lahendas olukorra nii, et sidus helmeste valgusjõu esmalt kindla arvu antikehadega. Seejärel söötis teadlane samad helmed testitavatesse masinatesse ja lõi täpse matemaatilise valemi. Uus valem tõlkis aparaatide toored signaalid konkreetseks biomarkerite arvuks iga üksiku vesiikuli pinnal.

Nõnda kadus seadmetevaheline ebakõla ja andmed peegeldasid näitajaid usaldusväärsemalt. Puhastatud andmed osutasid muu hulgas, et vanad seadmed alahindasid vesiikulite pinnal tugevalt teatud markerite hulka.

Täiendavad väljakutsed

Isegi kui teadlased häälestavad täppisseadmed õigesti, on haiguslikel kudedel varuks veel üks trikk. Ihuhädasid reetvad markerid ei jagune infokandjate vahel võrdselt. Enamik pakikesi kannab oma pinnal vaid paari üksikut otsitavat molekuli, mistõttu jäävad nad nõrga signaali tõttu isegi tippseadmetele märkamatuks.

Kuna rakud pakivad mitu erinevat haigusnäitajat ühte ja samasse vesiikulisse äärmiselt harva ning aparaadid praagivad tuhmimad vesiikulid välja, saavad arstid pelgalt üksikutele osakestele keskendudes patsiendi tervisest puuduliku pildi. Mladenović soovitas seetõttu kombineerida alati kaht meetodit, kus spetsialistid uurivad pakikesi küll ükshaaval, ent mõõdavad kõrvale ka kogu vereproovi summaarset signaali. Taoline topeltkontroll aitab veenduda, et ükski laialipillutatud haigusmärgis ei jää laborites kahe silma vahele.

Täpsem metoodika kummutas ühtlasi pikaaegse teadusliku eelduse, justkui pärineks enamik veres ringlevaid vesiikuleid vereliistakutelt. Tundlikum tehnika leidis vereringest kõige enam just punaste vereliblede saadetud pakikesi. Vana tehnoloogia lihtsalt ei suutnud neid kullereid tuvastada, sest nende pinnal napib seadmetele arusaadavaid sihtmärke.

Meditsiini tulevik

Väljakutsetele vaatamata uskus Mladenović, et tema teadustöö võib olla oluline osa meditsiini tulevikust. Kui praegu peavad arstid sageli võtma koetüki, et mõista, mis toimub kasvaja või mõne muu kahjustatud elundi sees, siis ühel päeval võiks piisata vereproovist. “Senisele praktikale on vaja alternatiivi, sest biopsia võib anda väärtuslikku teavet mõne elundi, kuid mitte terve organismi kohta,” leidis ta.

Kuna verd on ka lihtsam võtta, avaneks arstidele ka lihtsam võimalus näha, kas ravi toimib, märgata muutusi haiguse kulus või avastada vähi taasteket, ilma et peaks korduvalt koeproove võtma. Enne meetodi kasutusse jõudmist on aga vaja põhjalikke kliinilisi uuringuid. “Minu doktoritöö tulemused on üks samm lähemale tulevikule, kus väike vereproov võiks paljastada palju rohkem selle kohta, mis kehas toimub,” sõnas Danilo Mladenović.

Mladenovići juhendas RoseBio teadusdirektor Nataša Zarovni ja konsulteeris Tallinna Ülikooli süsteemibioloogia nooremlektor Kairi Koort. Kaitsmisel olid oponendid  Ljubljana Ülikooli biokeemia ja molekulaarbioloogia dotsent Metka Lenassi ja Helsingi Ülikooli biokeemia vanemlektor Pia Siljander.

Tutvu doktoritööga täies mahus Tallinna Ülikooli digikogus.