Siitä voidaan kasvattaa soluja ja elimiä ihmisen varaosiksi. Sitä on kuitenkin vaikea pyydystää, ja asiassa on eettisetkin ongelmansa.



TEKSTI:Anna Polgren



Siitä voidaan kasvattaa soluja ja elimiä ihmisen varaosiksi.
Sitä on kuitenkin vaikea pyydystää, ja asiassa on eettisetkin ongelmansa.

Julkaistu Tiede-lehdessä

6/2001
 


Kehosi koostuu biljoonista soluista. Niitä syntyy, ne toimivat aikansa ja kuolevat sitten pois. Jotta kehon solujen määrä pysyisi vakiona, uusia soluja pitää muodostua koko ajan. Ihmisessä syntyy joka sekunti kuusi miljoonaa punaista verisolua korvaamaan saman solumäärän, joka kuolee tuon lyhyen hetken aikana.

Luvut ovat huikeita. Sen jälkeen kun aloit lukea tätä tekstiä, elimistösi on käyttänyt loppuun noin 90 miljoonaa punaista verisolua ja muodostanut niiden tilalle yhtä monta uutta. Kaikki solutyypit eivät vaihdu näin nopeasti, mutta periaate on sama.

Mistä kaikki nämä uudet solut tulevat? Miten määrä pysyy vakiona ja mistä solut tietävät, millaisia niistä pitäisi tulla?

Totuus muuttuu tiedon karttuessa

Vastaukset näihin, kuten muihinkin, tieteellisiin kysymyksiin muuttuvat sitä mukaa kuin tutkijat tuottavat uutta tietoa. Tässä sen paremmin kuin muissakaan tieteellisissä kysymyksissä ei ole ehdottomia totuuksia. Tutkimusta viedään eteenpäin esittämällä olettamuksia, testaamalla niitä kokeiden avulla ja hyväksymällä tai hylkäämällä ne sitten tulosten ja aiemman tietämyksen perusteella.

Nykyiset tieteelliset totuudet ovat totta, kunnes toisin osoitetaan. Näin käsityksemme maailmasta muuttuu samassa tahdissa kuin uudet tutkimustulokset kaatavat vanhoja teorioita ja maailmankuvia.

Vielä pari vuotta sitten oli yleisesti hyväksytyn käsityksen mukaista ja siksi totta, että ihmisellä on syntyessään tietty määrä aivosoluja. Niillä hänen täytyy sitten elää kitkutella lopun ikäänsä. Kun hän pukkaa palloa tai saa iskun päähänsä, kuolee jokin määrä aivosoluja, eikä uusia kasva tilalle.

Nykyään on toinen ääni kellossa: kyllä aivosolutkin uusiutuvat, tutkijat väittävät. Kantasolujen ansiosta aivotkin kykenevät korvaamaan kuolleet solunsa.




Mikä kantasolu?

Kantasolut ovat elimistön solutehtaita. Jakautuessaan kantasolu tuottaa elimistön eri tehtäviin erikoistuneita soluja sekä uusia kantasoluja. Kantasoluilla voidaan korvata elimistön viallisia kudoksia. Tulevaisuudessa opittaneen kasvattamaan jopa kokonaisia elimiä.


Visiona elintehtaat

Kantasolut ovat tulevaisuuden lääketiedettä, jotkut helskyttelevät. He hahmottelevat jo skenaarioita, joissa elintehtaat tuottavat varaosia kehon koneiston kunnossapitoon.

Jotkut tutkijat vaativat taloudellista tukea, jotta jokaisen vastasyntyneen napanuorasta voitaisiin ottaa verta talteen. Jos ihminen sitten aikuisena sairastuu, parantamiseen voitaisiin käyttää hänen omia sikiövaiheen aikaisia solujaan.

Näin on viime aikoina puhuttu sekä tieteenharjoittajien piirissä että yhteiskunnallisessa keskustelussa. Kissankokoiset otsikot ovat valaneet toivoa ja toisaalta varoitelleet tutkimuksista, joiden monet katsovat hipovan eettisyyden rajoja. Viime vuosi voitaisiin syystä julistaa kantasolujen vuodeksi.

Tämän hehkutuksen jälkeen voi kohtuuden nimessä vaatia tarkempaa selvitystä. Mikä kantasolu oikein on? Hyödynnetäänkö kantasoluja jo nyt, vai koskeeko pohdiskelu tulevaisuudessa häämöttäviä visioita? Piileekö kantasolukohun takana realistisia odotuksia vai lennokasta mielikuvitusta?

Kaikiksi soluiksi

Jotta pääsisimme lähemmäs asian ydintä, aloitetaan aivan elämän alusta, siitä hetkestä, kun siittiö on juuri hedelmöittänyt munasolun. Hedelmöitetyllä munasolulla on nyt täydellinen kromosomisto, toisin sanoen sen tumassa ovat kaikki ne perintötekijät, jotka määräävät, millainen yksilöstä aikanaan tulee.

Munasolu alkaa jakautua. Kussakin jakautumisessa muodostuu kaksi solua. Silloin kahdentuvat kaikki solun osat, myös geneettisen informaation sisältävä dna, jotta uudestakin solusta tulisi täydellinen. Kahdella jakautumisella saadaan neljä solua, kolmella kahdeksan. Siis kahdeksan täysin samanlaista ja totipotenttia solua.

Totipotentti eli kaikkivoipa solu kykenee muodostamaan kaikkia aikuisessa yksilössä esiintyviä solutyyppejä maksa- ja ihosoluista hermosäikeisiin ja silmän sauvoihin ja tappeihin. Kun annetaan oikeat signaalit, mikään ei ole tällaiselle solulle mahdotonta. Jos se irtautuu kahdeksan solun möykystä, se voi kohtuun kiinnittyessään muodostaa uuden yksilön, identtisen kaksosen.

Totipotentit solut ovat embryonaalisia kantasoluja. Embryonaalinen tarkoittaa alkiosta tulevaa (alkio on latinaksi embryo), ja kantasoluiksi niitä sanotaan juuri sen vuoksi, että ne pystyvät ainutlaatuisella tavalla erilaistumaan kaikenlaisiksi soluiksi.

Jakautuvat rajatta

Kantasoluille on ominaista myös se, että ne voivat jakautua rajattoman monta kertaa ja että jokaisella kerralla on tarjolla valinnan mahdollisuus: tytärsolut voivat joko pysyä kantasoluina tai kehittyä erilaistuneiksi soluiksi. Kantasolujen ja muiden solujen perusero on siis se, ettei kantasolun tytärsolujen tarvitse olla emosolun kanssa yhdenmukaisia.

Koska kantasolu voi tuottaa monenlaisia tytärsoluja, täytyy olla olemassa mekanismeja, jotka määräävät, millainen solu milloinkin muodostuu. Tätä ohjausmekanismia ei ole vielä selvitetty, mutta sen tiedetään liittyvän paljolti signaaleihin, joita välittyy kantasoluihin hormoneina tai kasvutekijöinä.

Tässä on kysymys hyvin mutkikkaasta biologisten molekyylien yhteispelistä. Tulokseksihan saadaan luonnon pisimmälle jalostettuja tuotteita, eläviä organismeja - ihminen, bakteeri tai kenties tohvelieläin.




Mistä parhaat kantasolut?

Kun harkitaan, mistä kerätään kantasoluja potilaan hoitamiseksi, on punnittava ainakin kolmea asiaa. (1) Kantasolujen kyvyt. Osaavatko ne tuottaa kaikkia tarvittavia solutyyppejä? (2) Hylkimisriski. Oman elimistön solut ovat varma valinta, vieraat solut hankalampia. (3) Etiikka. Aikuisen solujen käytössä ei ole eettistä ongelmaa, alkion tai sikiön solujen käytössä voi olla.

Kykyjensä perusteella kantasolut jaetaan neljään luokkaan:

TOTIPOTENTTI eli kaikkivoipa kantasolu pystyy tuottamaan kaikki elimistön solut ja kohdussa kehittymään uudeksi yksilöksi. Tällaisia ovat hedelmöi-tyneet munasolut sekä alkion solut 2-3 vuorokauden ikään asti.

PLURIPOTENTTI eli lähes kaikkivoipa kantasolu pystyy viljeltynä tuottamaan elimistön kaikkia solutyyppejä mutta ei pysty kohdussa kasvamaan alkioksi.

Pluripotentteja embryonaalisia kantasoluja saadaan 4-7 vuorokauden ikäisistä, hedelmöity-shoidoista ylijääneistä alkioista. Ominaisuuksiltaan vastaavia embryonaalisia sukusoluja eli sukusolujen kantasoluja saadaan abortoidun alkion tai sikiön sukurauhasista.

MULTIPOTENTTI eli monikykyinen kantasolu pystyy tuottamaan jonkin kudoksen soluja, ei kuitenkaan kaikkia elimistön solutyyppejä. Esimerkiksi hermokantasoluja saadaan abortoitujen sikiöiden aivoista ja verikantasoluja synnytettyjen istukoiden verestä tai aikuisten luuytimestä.

Progenitori-kantasolu eli ESISOLU tuottaa jakautuessaan vain loppuun asti erilaistuneita yhdentyyppisiä soluja. Ne eivät siis tuota uusia kantasoluja. Esisolut ovat monikykyisten kantasolujen jälkeläisiä, ja niitä on kaikissa uusiutuvissa kudoksissa aikuisenkin elimistössä.

Tämän luokittelun mukaan aikuisen kantasolut ovat siis kaikki rajallisia, joko multipotentteja tai progenitoreja, eli ne eivät osaa synnyttää kaikkia yksilön solutyyppejä. Tuoreimpien tutkimusten mukaan aikuisenkin jotkin kantasolut saattavat kuitenkin pystyä tuottamaan monen eri elimen soluja. Tällaisia aikuisen soluja nimitetään jo optimistisesti pluripotenteiksi.

Petri Riikonen


Luokittelu EU:n raportista Ethical aspects of stem cell research and use, 14.11. 2000.


Kantasoluja on erilaisia

Embryonaaliset kantasolut ovat aitoja kantasoluja, koska ne kykenevät muuttumaan miksi tahansa muuksi solutyypiksi. Myös osittain eriytyneitä soluja sanotaan yleensä kantasoluiksi.

Puhutaan esimerkiksi hermokantasoluista, kun tarkoitetaan sellaisia soluja, joista voi kehittyä erilaisia aivo- ja hermosoluja; verikantasoluista, kun tarkoitetaan luuytimen soluja, jotka pystyvät valmistamaan valkoisia ja punaisia verisoluja, verihiutaleita ja muita verisolutyyppejä; ihokantasoluista, kun kysymyksessä ovat solut, jotka voivat eriytyä ihokerrosten eri solutyypeiksi.

Jos kantasolututkimus olisi ollut teatteriesitys, arvostelijoiden mielipiteet olisivat hajaantuneet kovasti sen mukaan, minkä esityksen he olisivat käyneet katsomassa. Eräät näytännöt ovat huippuhetkiä, kun taas toiset unohdetaan pian.

Mutta sanotaan kantasolunäytelmästä mitä sanotaan, yhdestä asiasta katsojat voivat olla yhtä mieltä: juoni, jossa embryonaalinen kantasolu on pääosassa, on suurenmoinen. Tämä solu on elämän alkulähde, kaikkien solujen kantaäiti, ja siksi se tietenkin viehättää kovasti sekä tutkijoita että suurta yleisöä.

Luuydinsiirrot toivat nobelin

Kantasolut ovat siis ratkaisevia sekä organismin kehittymisen että sen ylläpitämisen kannalta, mutta niitä voidaan käyttää myös lääkintätarkoituksiin.

Jo paljon ennen kuin kantasolu-sana oli noussut otsikoihin, lääkärit pystyivät hoitamaan vaikea anemiaa luuydinsiirroilla. Ensimmäiset yritykset solujen siirtämiseksi luovuttajan luuytimestä potilaan verenkiertoon teki 1957 yhdysvaltalainen Donnall Thomas työtovereineen. Pari vuotta myöhemmin Thomas sai Nobelin lääketieteenpalkinnon. Sen toi oivallus, että luuytimen siirto kasvattaa paitsi vastaanottajalle uutta ydintä myös hänen vereensä sen erityyppisiä soluja.

Thomasin ja muiden tutkijoiden kokeiden avulla on myöhemmin opittu ymmärtämään, että vastaanottajan vereen kertyvät solut ovat peräisin luovuttajan verikantasoluista, joita luuydin sisältää.

Kukin voisi olla oma solupankkinsa

Lääketieteellisistä syistä paras luovuttaja on aina sellainen, jolla on täsmälleen sama perimä, siis henkilö itse tai identtinen kaksonen. Käytännön kannalta ja eettisistä syistä on monessa tapauksessa yksinkertaisinta, että potilas itse luovuttaa itselleen solut.

Tulevaisuudessa ihminen toivon mukaan voi luovuttaa itselleen kantasoluja niin, että omasta luuytimestä kerättyjä verikantasoluja muokataan tarpeen mukaisiksi.

Perinnöllinen veritauti voidaan silloin parantaa vaihtamalla viljelmässä omien verikantasolujen viallisen geenin paikalle terve kopio ja siirtämällä parannellut solut takaisin elimistöön. Tätä menetelmää käytettäessä ei tarvitse etsiä sopivaa solujen lahjoittajaa, ja sitä paitsi vältetään siirtoihin liittyvä hylkimisen ja tartuntojen vaara.

  Viljelmässä tulos voitaisiin kasvattaa muutaman päivän ikäiseksi alkioksi, sillä myös tavallisten solujen tumassa on kaikki alkion tuottamiseen tarvittavat geenit. Ne vain alkavat toimia ainoastaan, kun tumaan vaikuttavat munasolun soluliman säätelyaineet. Tämän alkion kantasoluja voisi käyttää hoitoon ilman hylkimisongelmaa.

Jos onnistutaan viljelemään esimerkiksi maksakantasoluja, maksan valmistamista laboratoriossa ei voi enää pitää mahdottomana. Vastaavasti, jos pystyttäisiin tuottamaan munuaissoluja, munuaisten vajaatoiminnasta kärsivien hoito ei enää olisi omaisluovuttajalta saatavan terveen munuaisen varassa, vaan elin voitaisiin valmistaa "tilaustyönä".

Aivot kuntoon hermokantasoluilla

  kantasoluja voitaisiin siirtää esimerkiksi diabeetikoihin ja potilaisiin, jotka kärsivät hermo- ja lihaskudosta tuhoavista sairauksista, selkäydinvaurioista, verisuonten kalkkiutumisesta, palovammoista tai  pahoista haavoista.

Parkinsonin ja Alzheimerin taudit ovat kumpikin hermostoa rappeuttavia sairauksia. Potilaan aivo- ja hermokudos hajoaa hitaasti mutta varmasti, mikä vaikuttaa muistiin, avaruudentajuun ja tunne-elämään. Siksi potilaat voivat kärsiä muistihäiriöistä, vapinasta ja masennuksesta.

Hermoston rappeumasairauksia potevia voitaisiin auttaa korvaamalla ennen aikojaan kuolevat aivosolut uusilla terveillä soluilla. Niitä saataisiin hermokantasoluista, joilla on kyky kehittyä tuoreiksi hermoston soluiksi.

Ruotsissa tutkijat ovat päässeet jo pitkälle tällaisissa tutkimuksissa, jotka alkoivat siitä, että abortoiduista sikiöistä otettuja kantasoluja siirrettiin Alzheimerin ja Parkinsonin tautia sairastaviin. Tämä ei tietystikään ole paras mahdollinen tapa, sillä siirtoja voidaan pitää eettisesti arveluttavina. Sitä paitsi siirrot onnistuisivat paremmin, jos kantasoluja olisi enemmän.

Ongelma ratkeaa, kun käytetään potilaiden omia hermosoluja ja annetaan niiden lisääntyä koeputkessa, ennen kuin ne sijoitetaan aivoihin.




Mikä kloonaus?

Kantasolututkimuksen yhteydessä puhutaan usein alkion kloonauksesta. Mitä sillä tarkoitetaan, ja miksi tutkijat haluaisivat tehdä sitä?

Kloonaus on elävän olennon tai solun monistamista niin, että emon ja jälkeläisten perimä on identtinen. Olipa lopputavoitteena sitten yksilö tai soluviljelmä, kloonaus tehdään yksittäisellä solulla ja jälkeläisen kasvuun kuluu normaali aika. Minkäänlaista valo-kopiokoneeseen verrattavaa pikamenetelmää ei ole.

Solun kloonausta tutkijat ovat käyttäneet jo vuosikymmeniä halutessaan geeneiltään yhtenäisen viljelmän esimerkiksi bakteereista tai eläin- tai kasvisoluista. Periaate on yksinkertainen: otetaan yksi solu erilleen ja annetaan sen jakautua viljelmäksi. Näin kaikista tytärsoluista tulee identtisiä emosolun kanssa.

Tutkijat kloonaavat soluja esimerkiksi siirrettyään niihin uuden geenin. Siirto nimittäin onnistuu käytännössä vain osaan soluista, ja kloonaamalla tutkijat saavat näistä viljelmiä.

Kloonaus somaattisen solun tumansiirrolla, somatic cell nuclear transfer, on menetelmä, jossa aikuisen eläimen tavallisen solun tuma siirretään munasolun tuman paikalle ja lopputulos istutetaan kohtuun. Jälkeläisellä on sama perimä kuin tuman luovuttajalla; ne ovat ikään kuin identtisiä kaksosia, joilla on sukupolven ikäero.

(Yksi pikku särö identtisyyteen jää: munasolun soluliman mitokondrioissakin on joitakin geenejä, ja nämä tulevat siis munasolun luovuttajalta.)

Ihmisellä tumansiirtoa voidaan käyttää kahteen hyvin eri tyyppiseen tarkoitukseen: kantasolujen tuotta-miseen ja vauvojen tuottamiseen.

Alkion kloonauksella tarkoitetaan alkioiden tuottamista tumansiirrolla kantasolujen viljelyä varten.

Tärkein syy olisi ns. terapeuttinen kloonaus, therapeutic cloning. Tässä kaavaillussa hoito-menetelmässä potilaan solun tuma siirrettäisiin luovutetun munasolun tuman paikalle. Tulos kasvatettaisiin viljelmässä muutaman päivän ikäiseksi alkioksi. Se hajotettaisiin kantasoluviljelmäksi, josta kasvatettaisiin kudossiirrännäisiä. Potilaan elimistö ei hylkisi niitä, koska niiden soluilla olisi sama perimä kuin hänen soluillaan.

Samalla menetelmällä voidaan tuottaa myös perustutkimukseen laadukkaampia kantasoluja kuin hedelmöityshoidoista ylijääneistä alkioista saadaan. Ylijääneet alkiot on nimittäin monesti hylätty juuri huonokuntoisuutensa takia; lääkärit voivat usein jo alkion ulkonäöstä päätellä, kannattaako alkiota siirtää kohtuun vai ei.

Ihmisalkion kloonaamisen eettisyydestä kiistellään.

Ihmisen kloonaus ei liity kantasoluihin, vaan sillä tarkoitetaan aikuisen ihmisen kloonaamista tumansiirrolla lapsen saamiseksi. Tätä kutsutaan myös kloonaamiseksi lisääntymistä varten, reproductive cloning. Tumansiirron jälkeen solu istutettaisiin sijaisäidin kohtuun.

Tiettävästi tällaisia lapsia ei ole toistaiseksi syntynyt. Italialainen lääkäri Severino Antinori ja yhdysvaltalainen hedelmällisyystutkija Panayiotis Zavos ovat ilmoittaneet yrittävänsä tätä lähitule-vaisuudessa. Hanketta pidetään yleisesti epäeettisenä kehitysvaurioiden riskin takia.


 


Eläimistä on kloonattu esimerkiksi lehmiä, hiiriä ja apinoita, mutta menetelmä on vielä hyvin epävarma: parhaimmillaankin alle 5 % tumansiirroista johtaa elävänä syntyvään jälkeläiseen. Kehityshäiriöiden riski on suuri: esimerkiksi joka seitsemännellä syntyneella kloonivasikalla on ollut hengenvaarallinen häiriö.


 

Petri Riikonen


Soluvarasto voi ehtyäkin

Kantasoluiksi luetaan myös satelliittisolut, lihassolujen edeltäjät.

Satelliittisolut ovat laiskoja. Suurin osa niistä viettää koko elämänsä levossa odottaen käskyä ryhtyä rakennustöihin, korvaamaan vaurioituneita lihassoluja. Kun käsky, vaurioituneen lihassolun alueelta tuleva signaali, saapuu, satelliittisolut lähtevät liikkeelle ja tekevät kiivaasti töitä muuttuakseen uusiksi terveiksi lihassoluiksi.

Satelliittisoluja on enemmän kuin niitä tarvitaan, mikä merkitsee sitä, että useimmilla ihmisillä vain pieni osa niistä joutuu töihin. Vaikka lihasvaurioita sattuisi kuinka paljon, lepääviä satelliittisoluja jää silti jäljelle kelpo arsenaali.

Toisin käy lihasdystrofiaa sairastaville. Heillä esiintyy muutoksia niissä geeneissä, jotka ohjaavat lihassoluja rakentavia proteiineja. Sen vuoksi heiltä tuhoutuu koko ajan lihassoluja, ja satelliittisoluilla on lihasvaurioiden korjaamisessa täysi työ. Lopulta satelliittisolut loppuvat, ja lihakset alkavat rappeutua.

Lihasdystrofiaan ei vielä ole parannusta, mutta tulevaisuudessa potilaille voidaan toivottavasti antaa embryonaalisia kantasoluja tai satelliittisoluja. Esimerkiksi lihasdystrofiaa sairastavat lapset voisivat saada uusia lihaskantasoluja heti, kun satelliittisolut alkavat käydä vähiin.

Etiikkaa pitää pohtia

Kantasolututkimuksen on edettävä vielä


pitkä taival, ennen kuin eri sairauksista kärsiviä potilaita päästään rutiininomaisesti hoitamaan embryonaalisilla tai osittain eriytyneillä kantasoluilla.

Paljon on yhä toivon varassa. Tutkijat odottavat, että kantasoluilla aikanaan tehdään urotyö toisensa jälkeen. Uusia mahdollisuuksia sairauksien hoitoon avautuu sitä mukaa kuin kertyy tietoa siitä, miten kantasolut voi saada kasvamaan ja eriytymään erityyppisiksi soluiksi.

Entä onko kantasoluhoito eettisesti hyväksyttävää? Eettiset pohdiskelut perustuvat ennen kaikkea siihen, että kantasoluja otetaan abortoiduista alkioista tai sikiöistä tai koeputkessa hedelmöitetyistä munasoluista, vaikka niitä voidaan saada myös istukan verestä ja aikuisten luuytimestä. Onko eettisesti hyväksyttävää käyttää abortoitujen sikiöiden kantasoluja dementiapotilaiden hoitamiseen? Voisiko sallia munasolujen hedelmöittämisen laboratoriossa pelkästään kantasolujen tuottamiseksi?

Näihin kysymyksiin ei vielä ole valmiita vastauksia. Joka tapauksessa on tärkeää, että itse kukin kannamme vastuumme ja osallistumme lääketieteellisen tutkimuksen etiikkaa koskevaan keskusteluun, jottei keskustelu jää pelkästään eetikoiden ja tutkijoiden ohjailtavaksi.

Anna Polgren on solu- ja molekyylibiologiaan erikoistunut filosofian lisensiaatti ja Solnassa Karoliinisen instituutin genomitutkimuskeskuksen tiedottaja. Artikkeli voitti ruotsalaisen Forskning och framsteg -lehden kirjoituskilpailun ja julkaistiin sen numerossa 3/2001.