Laboratoriossa kasvatetut aivosolut johdattavat Parkinsonin jäljille
Tutkijat ympäri maailman pyrkivät pääsemään Parkinsonin taudin suurten kysymysmerkkien jäljille. Yksi heistä on Amanda Sandelin Helsingin yliopiston Brain and Mind –tohtorikoulutusohjelmasta, jonka tutkimuksessa pyritään selvittämään Parkinsoniin sairastumisen kulkua ihmisen aivoissa keinotekoisesti kasvatettujen aivosolujen avulla. Tulevaisuudessa mallia saatetaan pystyä hyödyntämään lääketesteihin, joiden avulla lääkkeiden tehokkuutta voidaan testata ennen potilaille tehtäviä testejä.
Jotta Parkinsonin taudin jäljille päästään, täytyy aloittaa sieltä, mistä kaikki saa alkunsa: aivosolusta.
Jossain vaiheessa Parkinsoniin sairastuvan ihmisen elämänkaarta aivoissa olevat hermosolut alkavat vähitellen tuhoutua. Ihminen alkaa menettää hermosoluja, jotka tuottavat aivoissa kallisarvoista välittäjäainetta nimeltä dopamiini. Dopamiinin puute vaurioittaa tahdonalaisia liikkeitä sääteleviä hermoratoja, ja oireina alkaa näkyä vapinaa, lihasjäykkyyttä ja liikkeiden hidastumista.
Se, miksi hermosolut alkavat yhtäkkiä tuhoutua, ei vielä tiedetä. Tähän taudin perustutkimukseen pureutuu Sandelinin tutkimus.
“Yritämme ymmärtää, mitä Parkinsonin taudin potilaan aivoissa tapahtuu niiden solujen sisällä. Miksi ne solut kuolevat? Miten ne kuolevat?”
Onneksi tutkijayhteisön pitkäjänteinen työ ympäri maailman auttaa pääsemään askel kerrallaan lähemmäs totuutta. Sandelinin tutkimuksessa keskeisenä on japanilaisen Shinya Yamanakan vuoden 2006 läpimurto: Yamanaka onnistui kasvattamaan ihmisen kantasoluja ihmisen ihokudoksesta. Kantasoluista voidaan keinotekoisesti kasvattaa muita soluja – esimerkiksi ihmisen aivosoluja.
Yamanaka sai työstään Nobelin palkinnon vuonna 2012, ja nyt Sandelin käyttää löydöstä hyödyksi kasvattaessaan ihmisen aivosoluja laboratoriossaan Helsingin Viikissä.
Laboratoriossa seurataan solujen sairastumista
Ihmisten aivosolujen käyttäminen on keskeistä, jotta päästään lähemmäs sitä mitä juuri ihmisten aivoissa tapahtuu.
“Tutkimuksessa pyritään enemmän ja enemmän translationaaliseen tutkimukseen”, sanoo Sandelin. Siinä pyritään käyttämään ihmisten aivosoluja, eikä pelkästään eläinmalleja, sillä ihmisten ja jyrsijöiden aivot poikkeavat merkittävästi toisistaan.
“Nykyään kantasolututkimuksessa on saatavilla esim. Parkinsonin taudin potilaan kantasoluja ja terveen ihmisen kantasoluja, ja me voidaan näistä erilaistaa sitten näitä dopaminergisiä aivosoluja.”
Laboratoriossa kasvatetuista terveen ja sairastuneen ihmisen aivosoluista voidaan hyödyntää mittaamalla eri asioita ja tutkimalla, miten solut sairastuvat.
Sandelinin tutkimuksessa aivosolu on tarkoitus sairastuttaa Parkinsonin tautiin. Se asettaa omat haasteensa, sillä mitä oikeasti ihmisen aivoissa tapahtuu, kun sairastuminen alkaa, sitä ei yksinkertaisesti tiedetä. Tiedetään kuitenkin, että Parkinsonin taudissa aivosoluihin kerääntyy epänormaalisti laskostunutta proteiinia nimeltä alfasynukleiini.
“Tämä on vähän sama kuin Alzheimerin taudissa, puhutaan aina näistä proteiinikertymistä, se on vaan eri proteiini Parkinsonin taudissa.”
Ylempi kuva: ihmisen dopaminergiset hermosolut kesken kasvatuksen mikroskoopin alla. Solut ovat noin puolessa välissä erilaistusta, eli noin kuukauden vanhoja. Tässä vaiheessa solut alkavat tuottamaan dopamiinia ja muodostavat verkoston.
Alempi kuva: Kolme kuukautta vanhoja ihmisen dopaminergisiä hermosoluja. Alfasynukleiini proteiini on värjätty vihreällä värillä. Nämä soluvat ovat ns. terveitä, kun alfasynukleiini proteiini on tasaisesti levittäytynyt solujen sisällä eikä isompia proteiinikertymiä näy.
Tutkimusryhmillä ympäri maailman on kuitenkin yleisesti käytössä keino, jolla solun saa sairastumaan.
“Mitä me tehdään labrassa, me voidaan aloittaa lisäämällä proteiinikertymien esimuotoa soluille, jonka jälkeen nämä proteiinit menevät soluun sisään, ja siitä käynnistyy Parkinsonin tautia mallintava patologinen prosessi.”
Solujen proteiinikertymän, eli sairastumisen, voi nähdä jo kuukauden sisällä, mikä nopeuttaa prosessia ja tutkimuksen edistymistä.
“Kiinnostava kysymys on, että jos niitä soluja ikäännytetään, tapahtuisiko tämä patologinen prosessi tavallaan spontaanisti?”, Sandelin lisää.
Tulevaisuudessa mallia saatetaan hyödyntää lääkekokeissa
Parhaimmassa tapauksessa Sandelinin tutkimuksessa kehitettävää ihmisaivosolu-mallia voidaan hyödyntää niin, että niihin voidaan testata uusia lääkeaineita, jotka hidastavat tai estävät hermosolutuhoa Parkinson-potilaan aivoissa. Jos lääkkeet toimivat hyvin heidän mallissaan, niitä voidaan viedä eteenpäin kliinisissä kokeissa, eli testata tavallisille potilaille. Näin Parkinsonin tautiin voidaan kehittää ei vain oireita hillitseviä, vaan itse tautiin kohdistuvia lääkkeitä.
“Tämä on vuosien ja kymmenien vuosien prosessi”, Sandelin sanoo realistisesti.
Jotta aivosolutuhoa estävää tai hidastavaa lääkehoitoa voidaan tulevaisuudessa kehittää, on tauti pystyttävä diagnosoimaan myös varhaisemmassa vaiheessa. Tähän asti Parkinsonin tauti todetaan vain kliinisesti, eli lääkäri toteaa taudin oireiden perusteella. Valitettavasti siinä vaiheessa tauti on jo pitkällä.
“Suurin osa niistä aivosoluista, jotka siellä Parkinsonin taudissa kuolevat, ovat jo kuolleet, kun nämä motoriset oireet alkavat.”
Uusia diagnostisia työkaluja on onneksi jo horisontissa: selkäydinnestenäytteestä mitattava alfasynukleiini on potentiaalinen biomarkkeri, eli mitattavissa oleva tieto sairaudesta. Tällainen biomarkkeri on jo kehitteillä Sandelinin mukaan.
Parkinsonin taudin oireisiin on olemassa edistyksellistä lääkehoitoa, mutta tautimekanismien jäljille pääseminen ja aikainen diagnosointi ovat edellytyksiä, jotta joku päivä Parkinsonin tautia itsessään voidaan hidastaa tai estää.
“Yritämme ymmärtää, mitä Parkinsonin taudin potilaan aivoissa tapahtuu niiden solujen sisällä. Miksi ne solut kuolevat? Miten ne kuolevat?” -Amanda Sandelin
Teksti: Maiju Pohjola
Kuvat: Amanda Sandelin
