Tällä kertaa ajattelin kertoa keskushermostoon kohdistuvien kantasoluhoitojen kehityksestä ja tulevaisuuden kehityssuunnista. Käytän jälleen esimerkkinä CP-vammaa, koska olen perehtynyt siihen eniten. Muissa neurologisissa vammoissa sovellettavat menetelmät ovat samankaltaisia.
Käsite kantasolu on yleisnimitys soluille, jotka voivat edelleen jakautuessaan muodostaa muita solutyyppejä. Kantasolut voidaan edelleen jakaa alaryhmiin, toisaalta niiden erilaistumiskyvyn voimakkuuden mukaan (kuinka montaa erilaista solutyyppiä tuotetaan), toisaalta sen mukaan, mitä solutyyppejä kukin tuottaa. Esimerkiksi munasolun hedelmöittyminen aikaansaa sen kehittymisen alkioksi, joka alkuvaiheessa koostuu alkion kantasoluista. 1980-luvun alussa osoitettiin, että nämä solut kykenevät tuottamaan kehomme kaikki muut solutyypit eli ovat kaikkikykyisiä (Evans ja Kaufman, 1981)
Kantasoluja on kuitenkin myös aikuisilla: paras esimerkki tästä ovat ns. hematopoieettiset eli verisolujen kantasolut, jotka McCullough ja Till löysivät 1960-luvulla (1963a/b) — nämä sijaitsevat eräiden pitkien luiden nk. punaisessa luuytimessä, ja tuottavat useita erilaisia verisolutyyppejä. Tämä on tarpeellista, sillä esimerkiksi punasolun elinikä on hyvin rajallinen. Tämä puolestaan johtuu lähinnä siitä, ettei niissä ole tumaa, eikä siten varsinaista perimää. Lajinkehitys johti tällaisen solun syntyyn, koska siihen saadaan pakattua suuri määrä hemoglobiinia eli verenpunaa, ja siten happea. Hematopoieettista kantasolua sanotaan monikykyiseksi, koska kaikkikykyisiin alkion soluihin nähden niiden vahvuus on heikompi, ja ne tuottavat siten vain tietyn ryhmän soluja, verisoluja. Luuytimestä on löydetty erikoistuneita alueita, kantasolupesiä, joiden olosuhteet pitävät kantasoluyhteisöjä elinkykyisinä. Biotieteitä ja lääketiedettä kiinnostavatkin monenvahvuiset kantasolut, sillä niiden avulla voidaan tulevaisuudessa korjata esimerkiksi hermoston vaurioita.
Kantasolujen löytyminen ja myöhempi tutkimuskäyttö pakottivat bio- ja lääketieteet määrittelemään uudelleen elollisen ja elottoman rajan: alkuvaiheessa tutkimustarkoituksiin käytettiin keskenmenneitä ns. alkiorakkulavaiheen alkioita, joista kaikkikykyisiä kantasoluja eristettiin. Tätä menetelmää pidettiin jo 1980-luvulla eettisesti kyseenalaisena, ja sen käyttöä on maailmanlaajuisesti erittäin voimakkaasti rajoitettu 2000-luvun alusta lähtien.
Vuonna 2006 kantasolututkimuksessa koettiin läpimurto, kun japanilainen Shinja Jamanaka tutkimusryhmineen onnistui muuttamaan tavallisia erilaistuneita soluja kantasoluiksi (Takahashi ja Jamanaka, 2006): alkion kantasoluja ei enää tarvittu. Menetelmä perustuu seuraavaan seikkaan: Erittäin harvoin poikkeuksin kaikissa solutyypeissämme on sama perimä. Siten eri solutyyppien, myös kantasolujen, erilainen rakenne ja toiminta aiheutuvat siitä, että kokonaisgeenivalikoimasta (joka käsittää vähintään toistakymmentä tuhatta geeniä) on päällekytkeytyneenä kussakin solussa vain rajattu joukko, joka määrittää kunkin solun rakenteen ja toiminnan erityispiirteet. Geenien päälläoloa säätelevät erityiset valkuaisainemolekyylit, luentatekijät eli transkriptiofaktorit. Käsittelemällä solurykelmää (viljelmä) vain neljän tekijän yhdistelmällä, saadaan kaikki solut palautetuksi kantasolutilaan. Lähes kaikki kantasolututkimus käyttää nykyään Jamanakan menetelmää, josta myönnettiin Nobelin palkinto jo vuonna 2012. CP-tutkimuksessa on lisäksi käytetty mm. napanuorasta ja jatkuvasti uusiutuvasta nenän hajuepiteelistä peräisin olevia soluja.
CP on itse asiassa erityisen houkutteleva kantasolumenetelmien sovelluskohde. Tämä johtuu siitä, että tyypillinen CP-aivovaurio on kooltaan rajoittunut, ja mahdollinen etenemisnopeuskin riittävän hidas. Lisäksi vaikuttaa siltä, että vaurio useimmiten vaikuttaa merkittävästi vain muutamaan solutyyppiin. Näin ollen kantasoluhoidot ovat mahdollinen CP:n parannuskeino, vaikkakin tutkimus on vasta alussa.
Solusiirteen oletetaan vaikuttavan keskushermostossa ainakin kolmella tavalla: paikkaamalla itse vauriota, vähentämällä edellisessä kirjoituksessa mainittua tulehdusta ja estämällä enempiä solukuolemia, toisin sanoen vaurion etenemistä. Tähänastisissa ihmiskokeissa solusiirre on annettu joko verenkierron kautta tai suoraan aivoihin tai selkäytimeen istuttamalla. Nowakin ym. (2016) katsauksessa, jossa käytiin läpi viisi tutkimusta, saatiin kaikissa mitattavissa oleva hoitotulos. Yhteenvetona voidaan sanoa, että tutkimuksia on toistaiseksi erittäin vähän, mutta niissä on kaikissa saatu pieniä mutta rohkaisevia tuloksia – sitä parempia, mitä lievempi liikuntarajoite kyseessä. Toisaalta paras hoitotulos on saatu kantasoluistutteen ja tehofysioterapian yhdistelmällä, mutta pelkän kantasoluhoidonkin tulokset ovat huomattavasti paremmat kuin pelkän tehofysioterapian. Mitattavia vaikutuksia myös mielialaan ja kognitiivisiin toimintoihin on kuvattu. Tiettävästi yksi potilas on kuollut hoitojen seurauksena, mutta kokonaisriski on hyväksyttävä, kun kaikkien tutkimusten yhteispotilasmäärä on satojen luokkaa. Istutteita ei toistaiseksi myöskään juuri voida ohjailla hermostossa, vaan ne päätyvät pitkälti satunnaiseen paikkaan ja jakautuvat siellä. Aivoistutteen tapauksessa suurpiirteinen istutuskohta voidaan toki valita.
Pitää muistaa, että CP vaikuttaa vähintäänkin epäsuorasti muihinkin elimiin kuin hermostoon, kuten niveliin ja lihaksistoon. Vaikka aivovaurio saataisiin korjattua, voi olla, että esimerkiksi nivelpintojen lukkiutuminen (ankylaatio) tarvitsee edelleen kirurgiaa, vaikka kantasolumenetelmiä voitanee soveltaa myös niveliin ja luihin. Tulevaisuus on valoisa, mutta tehtävää riittää silti.
Viitteet
Becker, A. J., McCulloch, E.A., Till, J.E. Cytological demonstration of the clonal nature of spleen colonies derived from transplanted mouse marrow cells. Nature 1963. 197: 452-4
Siminovitch, L., McCulloch, E.A., Till, J.E. The distribution of colony-forming cells among spleen colonies. J Cell Comp Physiol 1963, 62(3): 327-336
Evans, M. J. and Kaufman, M. Establishment in culture of pluripotential stem cells from mouse embryos. Nature 1981, 292: 151–156
Simmons, D. The Use of Animal Models in Studying Genetic Disease: Transgenesis and Induced Mutation. Nature Education 2008, 1(1):70
Takahashi, Kazutoshi, and Shinya Yamanaka. “Induction of Pluripotent Stem Cells from Mouse Embryonic and Adult Fibroblast Cultures by Defined Factors.” Cell, vol. 126, no. 4, Aug. 2006, pp. 663–76. PubMed, doi:10.1016/j.cell.2006.07.024.
Thomson, J. A. et al. Embryonic stem cell lines derived from human blastocysts. Science 1998, 282(5391): 1145-1147
Novak, Iona, et al. “Concise Review: Stem Cell Interventions for People With Cerebral Palsy: Systematic Review With Meta-Analysis.” Stem Cells Translational Medicine, vol. 5, no. 8, Aug. 2016, pp. 1014–25. PubMed Central, doi:10.5966/sctm.2015-0372.