Kantasolututkimus

Luulen, että olette viime aikoina päässeet aivan liian helpolla ja tarvitsette siksi päänvaivaa. En tiedä, puhunko teille, itselleni vai molemmille. Suokaa se ilo minulle.

Kaikkien solujen äiti

Kantasoluhoidoista toivotaan apua vaikeiden keskushermoston sairauksien, kuten Parkinsonin ja Alzheimerin hoitoon. Vielä ollaan kuitenkin vasta perustutkimuksen tasolla. Kantasolujen hallittu käyttö edellyttää, että ensin tunnetaan niiden erilaistumiseen vaikuttavat säätelygeenit.

Solututkijat ovat oppineet hallitsemaan alkion kantasoluja elimistön ulkopuolella vuodesta 1998. Niitä osataan viljellä ja pitää elossa elatusastioissa. Kantasolututkimuksessa ollaan silti vielä vasta perustutkimustasolla.

Perustutkimuksella tarkoitetaan yritystä selvittää, miltä kantasolut näyttävät ja selvittää, mitkä molekyylit niiden toimintaan vaikuttavat. Vaikka kantasolututkimus on edennyt huimasti muutaman viime vuoden aikana, systemaattiseen hoitojen antamiseen menee vielä useita vuosia, vaikka rohkeimmissa maissa hoitoja on annettu jo uhkarohkeille potilaille.

Kantasolut ovat sikiövaiheessa kehittyviä soluja, kaikkien solujen äitejä, joista kehon solut ovat kehittyneet eli erilaistuneet hoitamaan eri tehtäviä kehon eri alueilla. Kantasolut muodostavat kudoksia ja lopulta yksilön, ja ne voivat erilaistumisen lisäksi lisääntyä. Ihminen koostuu yli 250 soluryhmästä.

Alkion kantasoluja voidaan ottaa talteen vastasyntyneen napanuorasta ja säilyttää pakastettuna jopa vuosikymmeniä. Napaveren kantasolujen on todettu muodostavan potilaalla uusia, terveitä verisoluja. Niiden avulla on mahdollista hoitaa myös sirppisoluanemiaa. Sirppimäisten solujen sijasta potilaalle kehittyy tavallisenmuotoisia soluja.

Kantasoluja on myös aikuisilla: ne mahdollistavat ihon uusiutumisen. Varhaiset kantasolut ovat muuntautumiskykyisiä toisin kuin aikuisen kantasolut, joita on myös vaikea löytää. Vain yksi aikuisen luuytimen erilaistuneesta 50000:sta solusta on kantasolu. Aikuisten kantasolujen tarjonta ei riitä esimerkiksi diabeteksen hoitoon. Kantasoluja on erityisen paljon viikon ikäisessä alkiorakkulassa.

Kantasoluja on käytetty pitkään sytostaattihoidoissa, mutta niistä odotetaan ratkaisua monen vaikean taudin hoitoon. Kantasoluhoidot saattavat tulevaisuudessa auttaa Parkinsonin ja Alzheimerin tautia sairastavien lisäksi kuuroja, sokeita, syöpäsairaita, rusto-, nivel-, selkäydin- ja vaikeista hermovaurioista kärsiviä sekä diabetesta ja sydänlihaksen rappeumaa sairastavia.

Kantasolututkimusta voidaan käyttää monella eri tavalla. Potilaan omia kantasoluja voidaan herätellä tai siirtää uusia kantasoluja elimistöön. Kantasolujen avulla voidaan testata tulevaisuudessa uusia lääkkeitä ja kemikaaleja sekä ehkä jopa niiden avulla tuotettuja elimiä. Näin on mahdollista korvata osa eläinkokeista.

Erikoistuvat kantasolut

Yhdysvalloissa tutkijat onnistuivat vuonna 2002 kasvattamaan ihmisen alkioista toimivia hermosoluja rotan aivoissa ja selkäytimessä. Havainto antoi toivoa aivojen rappeumasairauksien, kuten Parkinsonin ja Alzheimerin taudin hoitoon. Tutkimus ilmestyi Nature NeuroScience –lehden joulukuun 2002 numerossa. Vastaavanlaisia kokeita on tehty ennenkin, mutta kantasolujen erikoistuminen aivoissa on takkuillut.

Teksasin yliopistossa Galvestonissa työskennellyt tutkimusryhmä käsitteli ennen siirtoa kantasoluja elatusalustalla kolmen kasvutekijän sekoituksella, jonka ansiosta kantasolut kypsyivät hermosoluja tuottaviksi neuroneiksi ja erikoistuivat juuri sen keskushermostoalueen soluiksi, mihin ne oli siirretty. Ilman käsittelyä kehitys pysähtyi.

Kesällä 2002 tapahtui toinen tärkeä läpimurto kantasolututkimuksessa Minnesotan yliopiston tutkijoiden löydettyä kantasoluvaraston sekä rotan, hiiren että ihmisen luuytimestä. Kokonaisena hiiren alkioon siirretyt kantasolut kypsyivät veri-, hermo-, lihas-, keuhko- ja maksasoluiksi. Tuohon asti oli ajateltu, että vain alkion kantasolut ovat aitoja kantasoluja, jotka pystyvät jakautumaan rajattomasti ja muuttumaan miksi tahansa solutyypiksi. Muuttuneena hermosolu alkaa välittää hermoimpulsseja, sydänlihassolu sykkii, lihassolu supistuu ja hormonia tuottava solu tuottaa hormonia.

Apu moneen vaivaan?

Karoliinisen instituutin professori ja Tampereelle vuoden 2005 alussa perustetun kantasolututkimukseen erikoistuneen tutkimuskeskus Regean tutkimusjohtaja Outi Hovatta ilmoitti vuoden 2004 marraskuussa tutkimusryhmänsä onnistuneen erilaistamaan soluja, joita voidaan käyttää Parkinsonin taudin hoidossa. Myös läpimurto keskushermostosairauksien kohdalla voi tapahtua pian.

Joissakin maissa käytetään nenästä saatuja hermokantasoluja hoidoissa, joiden toivotaan parantavan liikuntakykynsä menettäneiden kuntoa. Suomessa ei ole vielä saatu tarpeeksi tieteellistä näyttöä vastaavien hoitojen aloittamiseksi. Vielä ei tiedetä, kuinka hyvin kantasolut muuttuvat juuri niiksi solutyypeiksi joiksi halutaan ja kuinka kauan solut säilyvät elinkelpoisina. Alkion kantasolujen käyttö ihmisillä on myös ongelmallista: minkä ikäistä sikiötä pidetään yksilönä vai pidetäänkö lainkaan?

Myös luuytimen veren kantasoluja käytetään potilaiden hoidossa varsin laajasti. Luuytimestä otetut veren kantasolut eivät ole yhtä monipuolisia ja muuntautumiskykyisiä kuin alkion kantasolut, mutta niihin ei liity tutkimuseettisiä ongelmia.

Kantasolut eivät ole kuitenkaan ratkaisu kaikkeen. Tutkimukset ovat esimerkiksi osoittaneet, että vastoin aiempia oletuksia veren kantasolut eivät pystykään erilaistumaan sydänlihakseksi tai maksasoluiksi kuten oli ehditty olettaa.

Kantasoluhoitoja on ehditty kokeilla Suomessakin. Huhtikuussa 2005 leukemiaa sairastava Lauri Korkka sai uudet kantasolut elimistöönsä Turun yliopistollisessa keskussairaalassa. Ensimmäiset neljä-kuusi viikkoa ovat kriittistä aikaa, jolloin potilaan oma elimistö saattaa reagoida siirtoon hylkimisreaktiolla. Hoidosta ei ole odotettavissa tuloksia heti. Vasta vuosien päästä tiedetään, onko tauti parantunut varmasti.

Turun yliopiston lääketieteenprofessori Pia Suonpää arvelee seuraavaksi tuloksia saatavan nivelten rustovaurioiden korjaamisesta kantasolujen avulla. Diabeteksen hoidossa auttavien, haiman insuliinia tuottavien beetasolujen saaminen kantasoluista kestää huomattavasti kauemmin.

Uhkia ja ongelmia

Kantasolututkimukseen liittyy myös monenlaisia eettisiä ja niiden toimintaa koskevia ongelmia. Mielikuvat kloonattavista Dolly-lampaista ja miksei pian ihmisistäkin liitetään usein juuri kantasolututkimukseen. Onnistuneet tutkimustulokset väärissä käsissä ovatkin todellinen uhkakuva.

Tutkimuksen varjolla on mahdollista myös huijata, kuten eteläkorealainen tutkija Hwang-Wosuk teki viime kesänä. Hän väitti kloonanneensa 11 eri ihmisen soluja ihmisalkioiden kantasoluiksi ja pitäneensä niitä elossa. Joulukuussa 2005 paljastui, että Hwang ei ollut tuottanut kloonitekniikoilla yhtään ihmisten kantasolujen viljelmää. Hän oli tehnyt munasolujen hankinnassa tutkimuseettisen rikkeen pyytäessään munasoluja tutkimusryhmänsä naisilta.

Hwang yksin on saanut valtiolta noin 40 miljoonaa euroa vastaavan summan vuodesta 2002 kantasolututkimuksen. Köyhistä oloista tieteellisen osaamisen huipulle kohonnut Hwang oli kloonaustekniikoissa maailman johtaviin maihin kuuluvan Etelä-Korean tieteellisen osaamisen symboleita. Vaikka alkioiden kantasolulinjat paljastuivat huijaukseksi, Hwangin tutkimusryhmän viime elokuussa kloonaama maailman ensimmäinen koira, Snuppy on oikea klooni. Luonnontieteellisessä tutkimuksessa huijaaminen on vaikeaa, koska tutkijoiden on selostettava käyttämänsä menetelmät. Lisäksi kokeisiin kuuluu toistettavuus ja täysi julkisuus. Hwangin huijaus on luonnontieteen historian tyrmistyttävimpiä yhden ihmisen tekemiä huijauksia.

Kantasolusiirtoihin liittyy myös todellisia terveydellisiä riskejä. Vieraat solut saattavat aiheuttaa uudessa elimistössä hylkimisreaktion. Solut saattavat muuttua uudessa elimistössä myös kasvaimiksi. Tähän viittaa Cancer Research –lehdessä joulukuussa 2005 julkaistu uutinen, jonka mukaan kantasolut voivat ajan myötä muuttua syöpäsoluiksi, mikäli niiden annetaan jakaantua riittävän monta kertaa elimistön ulkopuolella. Madridilaistutkijat kasvattivat ihmisestä napattuja kantasoluja kahdeksan kuukauden ajan. Viljellyt solut kävivät läpi 90-140 jakautumiskierrosta. Siirrettäessä niistä vanhimmat muuttuivat koe-eläimessä syöpäsoluiksi. Samassa lehdessä tanskalaistutkijat arvelevat syynä olevan juuri ylenpalttisen jakaantumisen. Syöväksi riehaantuneet kantasolut tuottavat telemeraasientsyymiä, joka saa ne jakaantumaan normaalia pidempään. Espanjalaistutkijoiden mukaan riskit saattavat olla kuitenkin teoreettisia, koska nykyisissä testihoidoissa käytettäviä kantasoluja kasvatetaan vain hetken elimistön ulkopuolella.

Selkeimmin eettisiä ongelmia syntyy, jos kantasoluja käytetään kloonaustarkoituksessa. Suomessa ja Euroopassa alkioiden käyttö on kuitenkin tarpeeksi säädeltyä ja rajoitettua. Kloonauksia ei ole odotettavissa ainakaan lähitulevaisuudessa.

Kantasolututkimuksen kriitikot vastustavat alkioissa tuotettuja kantasoluja, koska he pitävät jo muutaman kerran jakautunutta alkiota ihmisenä. Eurooppalaisen lainsäädännön mukaan alkiota on pidettävä ihmisenä, kun hedelmöityksestä on kulunut 14 vrk. Eri maat ovat ratkaisseet suhtautumisensa ongelmaan eri tavoin. Esimerkiksi Ruotsissa on hyväksytty lakiehdotus, jonka mukaan viiden päivän ikäinen solujoukko ei olisi vielä yksilö.

Eettisten ongelmien lisäksi kantasolututkimukseen suhtautuminen riippuu maasta ja sen kulttuurisesta taustasta. Katolisissa maissa kantasoluhoidot ovat kiellettyjä, USA:ssa tutkimusta tuotetaan erityisesti yksityisissä yksiköissä, mikä saattaa vääristää tutkimusta ja ohjata sitä kaupallisia päämääriä kohden. Kun tutkimuksen tarkoituksena on rahallinen tuotto, vähäistenkin tulosten perusteella voidaan lähteä yltiöpäisiin hoitoyrityksiin.

Toukokuussa 2005 USA:n senaatti teki päätöksen julkisella sektorilla tehtävän kantasolututkimuksen lisäämisestä, jonka voimaantulon kantasolututkimukseen kielteisesti suhtautuva G. W. Bush uhkasi estää veto-oikeudellaan.

Kantasolututkimuksella maailmankartalle?

Nature-lehdessä kesäkuussa 2005 julkaistussa uutisessa kerrottiin että solujen perimästä löydettyjen uusien palasten, mikroRNA-jaksojen, avulla voidaan vaikuttaa solujen jakautumiseen – mahdollisesti myös hallitsemattomasti lisääntyviin syöpäsoluihin ja uusien solujen muodostamisen kannalta keskeisiin kantasoluihin. Tiedosta saattaa olla merkittävää apua syöpädiagnoosien tekemiselle ja kantasolututkimukselle.

Kantasolututkimuksen avulla Suomi voi ehkä nousta maailmankartallekin? Vuonna 2003 Suomessa oli 39 kantasoluja tutkivaa tutkimusryhmää. Vuonna 2004 Suomen Akatemia rahoitti 11 kantasolututkimushanketta.

Kantasolututkimus on pitkäjänteistä, ja tuloksia saavutetaan hitaasti mutta varmasti. Turun yliopiston immunologian professori Olli Lassilan luotsaama tutkimusryhmä on tehnyt tutkimusta lähes parinkymmenen vuoden ajan. Vasta nyt aika on kypsä uusien innovaatioiden kehittämiseen luumurtumien ja rustovaurioiden hoitoon.

Lassilan tutkimusryhmä on osallistunut professori Eero Vuorion ja professori Kalervo Väänäsen johtamien tutkimusryhmien johdolla Tekesin rahoittamaan NeoBio-ohjelmaan, jonka tavoitteena on löytää uusia sovelluksia luu- ja rustovaurioiden hoitoon kantasolujen ja biomateriaalien avulla.

Regea on aloittanut vuonna 2005 alkiokantasolulinjojen tuotannon. Regean laboratorio vastaa EU:n kudosturvallisuusdirektiivin (2004/23/EY) vaatimuksia. Solulinjat on laadittu sellaisiksi, että niiden avulla voidaan hoitaa ihmisiä. Solulinjat elävät ikuisesti ja niitä voi jakaa muille tutkijoille, kehittää niistä vaikka hermosoluja.

Tutkimusta onkin tuettava monipuolisesti. Kaikkea tutkimusta tarvitaan ja tutkimukset tukevat toisiaan selvitettäessä kantasoluihin liittyviä mahdollisuuksia ja uhkia.

Rita Dahl

Kantasoluista apu sydämeen ja selkäytimeen?

Yhdysvalloissa, Kalifornian yliopistossa viime vuonna tehdyssä kokeessa havaittiin ihmishermojen kantasolujen parantavan selkäydinvammoista kärsivien hiirten liikkumista. Soluista kasvatettiin laboratoriossa solulinja. Saadut solut ruiskutettiin vammautettujen hiirten selkäytimeen yhdeksän päivää vamman synnyn jälkeen. Vertailuryhmänä käytettiin hiiriä, jotka saivat alkion maksasta otettuja soluja. Nämä eivät pystyneet enää muuttumaan hermosoluiksi.

Ihmisen hermokantasolut erikoistuivat hiiren elimistön hermokantasoluiksi, ns. oligodendrosyyteiksi ja alkoivat kasvattaa vaurioituneiden hermosolujen päälle myeliinikerrosta. Myeliinihermosoluja peittää valkea kudos, joka on välttämätön hermosignaalien kulkemiselle soluissa. Istutettujen solujen havaittiin myös muodostavan kontakteja, synapseja, muiden hermosolujen kanssa eli toimivan hermosolujen lailla.

Hermokantasoluja saaneiden hiirten liikkuvuus parani vertailuryhmän hiiriin verrattuna. Hiirten toipumista seurattiin neljän kuukauden ajan, eikä huononemista tapahtunut. Osalla koe-eläimistä ihmisperäiset solut tapettiin aineella, joka tehoaa ihmiseen mutta ei hiiren omiin soluihin. Tämän jälkeen liikkuminen huononi, mikä osoitti parantuneen liikuntakyvyn olleen seurausta ihmisperäisistä kantasoluista.

Jatkokokeissa osoitettiin, että ihmisen hermosolujen kantasolut edistivät lievempien ja vaikeampien selkäydinvammojen korjaantumista hiirellä. Aiemmissa kokeissa ihmisen kantasoluja on istutettu eläimiin, mutta ne on jo valmiiksi erilaistettu tietyntyyppisiksi. Tässä kokeessa käytettiin aivoperäisiä kantasoluja, jotka olivat jo valmiiksi hieman erilaistettuja.

Lampaiden sydänlihasvauriot

Ranskassa käytettiin viime vuonna menestyksellisesti hiiren kantasoluja korjaamaan sydänlihaksen vaurioita lampailla. Tulokset vahvistivat käsitystä, että kantasoluja voidaan tulevaisuudessa käyttää ihmiskudosten korjaamisessa. Kantasoluja on kokeiltu aiemmin eläimillä sekä sydänlihaksen solujen että selkäytimen hermosolujen korjaamiseen, mutta tulokset ovat olleet vaihtelevia.

Kantasoluhoitoja on kokeiltu myös ihmisille, mutta vielä ei tiedetä kuinka hyvin kantasolut muodostuvat juuri niiksi solutyypeiksi, joiksi halutaan ja miten kauan solut säilyvät elinkelpoisina. Ranskalaisten tekemässä kokeessa haluttiin kokeilla alkion kantasolujen tehoa suhteellisen suurikokoisella koe-eläimellä, lampaalla. Koska lampaan kantasoluja ei ollut saatavilla, tutkijat käyttivät niiden alkion kantasoluja. Koe-eläiminä oli kahdeksantoista sydäninfarktin kokenutta lammasta, joista puolet kuului vertailuryhmään.