Kantasolututkimuksesta apua perinnöllisen kehitysvamman ja autismin hoitoon
Maija Castrén on lastenneurologi ja dosentti, joka toimii vierailevana tutkijana Helsingin yliopistossa. Syksystä 2019 lähtien aina koronaepidemian vaikeutumiseen saakka hän työskenteli University of California Riversidessa vierailevana tutkijana. Hän on myös työskennellyt useita vuosia USA:n kansallisessa National Institute of Health -tutkimuslaitoksessa sekä Max Plack -instituutissa Saksassa. Lisäksi Castrén on toiminut Suomen Akatemian osa-aikaisena kliinisenä tutkijana sekä lääkärinä Rinnekodissa ja Autismisäätiössä.
Maija Castrén on saanut Aivosäätiöltä tukea kehityksellisten neurologisten sairauksien taustaa selvittävään tutkimukseen kantasolujen avulla. Tuella oli ratkaiseva merkitys siihen, että tutkimusryhmä sai valmistettua Fragile X eli FraX -oireyhtymää mallittavia kantasolulinjoja. Tutkimusryhmä kuvasi ensimmäisenä maailmassa oireyhtymään liittyvän hermoston kantasolujen erilaistumishäiriön. Potilaskohtaiset anonymisoidut kantasolulinjat tarjoavat tutkimusryhmälle mahdollisuuden tutkia ainutlaatuisella tavalla hermoston tukisolujen merkitystä FraX -oireyhtymässä.
Geneettiset kehitysvammaoireyhtymät ovat harvinaisia ja heikosti tunnettuja. Tietty joukko on pystytty nimeämään, mutta moni on vielä tunnistamatta. Oireyhtymien taustalla on hermoverkkojen toiminnan häiriöitä, joita aiheuttavat hermosolujen yhteyksissä eli synapseissa tapahtuvat muutokset. Näihin muutoksiin liittyviä yhdestä oireyhtymästä saatuja tutkimustuloksia voidaan hyödyntää muidenkin oireyhtymien ja aivosairauksien hoidossa.
Lastenneurologi Maija Castrén on 1990-luvulta lähtien tutkinut perinnöllisen kehitysvamman aiheuttavaa Fragile X eli FraX -oireyhtymää, jota kutsutaan Suomessa myös Särö-X -oireyhtymäksi. FraX toimii Castrénilla mallisairautena, jonka tutkimuksesta saatavat tulokset lisäävät ymmärrystä myös FraX -oireyhtymään usein yhdistyvän autismikirjon häiriön taustalla olevista mekanismeista. Tuloksia voidaan hyödyntää sekä FraX -oireyhtymän että autismikirjon häiriöiden kuntoutusta ja lääkitystä suunniteltaessa.
Mikä on FraX?
FraX on yleisin kehitysvammaisuutta aiheuttava perinnöllinen sairaus. Se periytyy X-kromosomissa ja sitä esiintyy useammin pojilla. Maailmanlaajuisesti FraX on arviolta noin yhdellä pojalla 4000:sta ja yhdellä tytöllä 6000:sta.
FraX -oireyhtymässä kehitysvamma on pojilla yleensä keskivaikea ja tytöillä lievä. Tyypillisiä käytöspiirteitä ovat katsekontaktin välttäminen ja keskittymisvaikeudet. Myös sidekudosoireet, kuten lievästi yliliikkuvat nivelet ovat tavallisia. Oireiden vaikeusasteen kirjo on kuitenkin laaja ja jokainen potilas on ennen kaikkea oma itsensä.
Kantasolututkimus tuottaa erittäin tärkeää perustietoa aivosairauksista
Aivosairauksien taustan tutkiminen on tärkeää, sillä sairauksia aiheuttavien tekijöiden ymmärtäminen auttaa kohdentamaan hoitokeinoja ja parantamaan hoitoja. Aivojen toimintaa häiritsevissä mekanismeissa on monessa aivosairaudessa samankaltaisuuksia.
Maija Castrén on tehnyt uraauurtavaa FraX -oireyhtymän taustaa selvittävää kantasolututkimusta. Tieto siitä, että hermoston kantasoluja on aivoissa läpi elämän ja että kantasoluja voi kasvattaa viljelmissä mullisti neurotieteet 1990-luvulla. Pian sen jälkeen Castrénin tutkimusryhmä osoitti hermoston kantasolujen poikkeavuuden FraX -oireyhtymässä.
Tutkimusryhmä on hyödyntänyt uusimpia kantasolutekniikoita myös tuottamalla potilaskohtaisista veri- ja ihosoluista uudelleen ohjelmoituja monikykyisiä kantasoluja eli niin sanottuja iPS-soluja tutkimuskäyttöön.
Anonymisoituja iPS-soluja voidaan erilaistaa ihmisen hermoston soluiksi ja näin mallittaa aivosairautta viljelymaljassa. Suomalaisten homogeeninen geenitausta, joka tarjoaa erinomaisen mahdollisuuden perinnöllisten sairauksien tutkimiseen, sopii poikkeuksellisen hyvin myös FraX-oireyhtymän tutkimiseen.
− Teen kantasolututkimusta ymmärtääkseni erityisesti ihmisen aivotoimintaa. Hiirien aivoja tutkitaan paljon, mutta ihmisen ja hiiren aivot ovat rakenteeltaan erilaiset ja niissä on merkittäviä toiminnallisia eroja. Hiirillä tehdyt tutkimukset ovat johtaneet FraX -oireyhtymään liittyviin kliinisiin lääkehoitokokeiluihin, jotka eivät ole toistaiseksi tuottaneet lopullisia läpimurtoja, Maija Castrén kertoo.
FraX -oireyhtymässä kiihdyttävien hermosolujen aktiivisuus on lisääntynyt
FraX-potilaiden aivoissa on kehityksellisiä muutoksia, jotka johtavat toiminnallisiin häiriöihin. Kiihdyttävien hermosolujen toiminta on lisääntynyt, ja tasapaino kiihdyttävien ja hillitsevien solujen välillä ei toimi. Myös autismikirjon häiriöihin liittyy hermoverkkojen epätasapaino. Tämä saattaa selittää sitä, että osalla FraX -potilaista on autismikirjon piirteitä.
Autismikirjon häiriöihin ja myös FraX -oireyhtymään liittyy usein aistimuksellisia poikkeavuuksia kuten kuulon yliherkkyyttä. Maija Castrénin varhaisempi kliininen tutkimus kuvasi FraX -oireyhtymää sairastavien poikien kuuloyliherkkyyteen liittyviä sähköisten vasteiden muutoksia tutkimukseen osallistuneiden lasten aivokäyrällä. Tulosta on hyödynnetty lääkeainevasteiden seurannassa.
Castrénin FraX-tutkimusta tekevät kollegat University of Californiassa ovat saaneet tuloksia, jotka viittaavat siihen, että äänille altistuminen tietyssä kehityksen vaiheessa saattaisi vähentää kuuloyliherkkyyttä FraX -oireyhtymässä. Kuntoutuksellisesti voisi siten olla parempi, että lapset totutettaisiin sietämään ääniä jo varhaisvaiheessa sen sijaan että kovaa ääntä pyrittäisiin kokonaan välttämään.
Aivoissa on paljon korvaavia järjestelmiä ja käyttämätöntä kapasiteettia
Kantasolututkimuksesta saadut tulokset auttavat selvittämään kehityksellisiä muutoksia, jotka vaikuttavat aivojen muovautuvuuteen ja oppimisen kannalta tärkeisiin kriittisiin periodeihin. Kuntoutuksen kannalta kriittisten ajanjaksojen tunnistaminen on tärkeää.
− Pyrimme löytämään keinoja parantaa aivojen toimintakykyä ja oppimista kriittisten periodien sulkeutumiseen liittyviä ”lukkoja” avaamalla. Kuntoutusta voidaan kohdentaa, kun tiedetään, miten hermoverkkojen toiminta on häiriintynyt, Maija Castrén korostaa.
Aivoissa on paljon häiriöitä korvaavia järjestelmiä ja äärettömän paljon käyttämätöntä kapasiteettia. Varhaisdiagnostiikan merkitys korostuu kehityksellisissä sairauksissa kuntoutus- ja hoitotapojen kehittyessä.
Kansainvälinen yhteistyö avainasemassa parhaiden hoitotulosten saamiseksi
Tällä hetkellä Maija Castrénin tutkimusryhmä keskittyy hermoston tukisolujen, astrosyyttien tutkimukseen. Astrosyytteja on aivoissa enemmän kuin itse hermosoluja ja niiden määrä on erityisesti ihmisaivoissa suuri. Aikaisemmin ajateltiin, että astrosyytit ovat vain passiivisia tukisoluja. Viime aikoina on opittu ymmärtämään astrosyyttien merkitys solujen välisten hermoliitosten muotoutumisen ja toiminnan säätelijänä sekä aivojen aineenvaihdunnallisen tasapainon ylläpitäjänä.
Kantasolututkimuksella on saatu huikeita tuloksia. Tutkimus on kuitenkin hidasta, vaatii pitkäjänteisyyttä ja on kallista. Castrénin tutkimusryhmä tekee tiivistä yhteistyötä University of California Riversidessa toimivaan FraX -tutkimusyhteisöön kuuluvien tutkimusryhmien kanssa. Lisäksi kantasolututkimusta toteutetaan yhteistyössä Singaporen yliopistossa toimivan tutkimusryhmän kanssa. Pitkään kansainväliseen FraX -tutkimusyhteisöön kuuluneena Maija Castrénilla on myös useita yhteistyökumppaneita eurooppalaisissa yliopistoissa.
− Viimeisten parinkymmenen vuoden aikana olemme oppineet ymmärtämään aivojen toimintaa merkittävästi aikaisempaa paremmin, ja tietoa kehityksellisistä neurologisista sairauksista on saatavilla paljon eri puolilta maailmaa. Mikäli suomalainen sairauksien tutkimus ja hoito halutaan pitää kansainvälisellä tasolla, on vastavuoroinen yhteistyö ulkomaisten tutkimusryhmien kanssa todella tärkeää, Maija Castrén toteaa.
Erityisryhmät tarvitsevat paljon tukea koronan aikana ja jälkeen
Maija Castren korostaa erityisryhmien vahvan tuen tarvetta koronaviruksen aiheuttamissa poikkeusoloissa.
− Koronaepidemian aikana on tärkeää tiedostaa ja huomioida, että pitkäaikaissairaat ja kehitykselliset neurologiset erityisryhmät kaipaavat tukea epidemian aikana ja paljon huomiota epidemian jälkeen.
Lähteet
Maija Castrénin haastattelu
