iPS-solut ovat tärkeä tutkimusalue, joka voi mullistaa lääketieteellisen teknologian. Heillä on lupaus uusista hoitomuodoista ja yksilöllisistä hoidoista, ja niillä on mahdollisuus muuttaa terveydenhuollon tulevaisuutta.
Kehomme koostuu yli 60 biljoonasta solusta. Jotkut solut, kuten sydänsolut, elävät yli 80 vuotta ennen kuin ne kuolevat. Mutta useimmat solut, kuten verisolut, eivät elä niin kauan ja kuolevat nopeasti. Punaiset verisolut, jotka antavat verelle sen punaisen värin, elävät vain neljä kuukautta, kun ne on valmistettu. Jos hapettamisesta vastaavat punasolut ovat kuolleet ja kadonneet, kuinka kehosi solut voidaan hapettaa?
Vastaus löytyy kantasoluista. Kantasolut ovat erilaistumattomia soluja, jotka eivät ole käyneet läpi erilaistumisprosessia, jolloin ne jakautuvat kullekin kudokselle erikoistuneiksi soluiksi. Ne voivat jakautua erityyppisiksi soluiksi, kun keho tarvitsee uusia soluja. Tämä kyky jakautua vastauksena kehon tarpeisiin erottaa kantasolut syöpäsoluista, jotka jakautuvat jatkuvasti. Kantasolut ylläpitävät homeostaasia ja regeneraatiokykyä, ja niillä on tärkeä rooli vaurioituneen kudoksen korjaamisessa ja uusien solujen muodostumisessa. Esimerkiksi hematopoieettiset kantasolut, eräänlainen kantasolutyyppi, voivat valmistaa kaikki veressä tarvittavat solut, mukaan lukien punaiset verisolut, jotka ovat erikoistuneet kuljettamaan happea, sekä valkosolut ja lymfosyytit, jotka vastaavat immuniteetista. Tämä mahdollistaa punaisten verisolujen määrän ylläpitämisen veressä, jotta ne voivat kuljettaa happea.
Tutkijat ovat soveltaneet kantasolujen kykyä jakautua eri solutyyppeihin kudostekniikassa. Ajatus tavallisten ihmisten kantasolujen käyttämisestä uuden ihokudoksen, sydämen luomiseen ja niiden siirtämiseen sitä tarvitseville potilaille on kiehtonut lääketieteellistä yhteisöä. Toisten ihmisten soluista tehdyn kudoksen siirtäminen aiheuttaa immuunihylkimisreaktion, jossa elimistö ei hyväksy siirrettyä kudosta, koska se on erilainen kuin sen omat solut. Keho tulehtuu, kuin piikki sivussa, ja elinsiirto epäonnistuu. Vaikka se onnistuisikin, saatat joutua käyttämään immunosuppressiivisia lääkkeitä loppuelämäsi ajan. Onneksi immuunihyljintä voidaan voittaa käyttämällä potilaan omia kantasoluja. Tämä on tehnyt kantasoluista tärkeän avainsanan kudostekniikassa.
Aikuisen kehon kantasolujen määrä on kuitenkin rajallinen, eivätkä ne voi erottua yhdeksi elimeksi. Siksi alkion kantasoluja, jotka voivat tehdä mitä tahansa elintä, on käytettävä, mutta niillä on samat ongelmat kuin aikuisten kantasoluilla. Tärkeimmät esteet ovat eettinen kysymys siitä, katsotaanko alkio sikiöksi, ja tarjontakysymys siitä, mistä alkiot saadaan, kun munasolujen määrä on rajoitettu. Tämä ongelma, jota ei voida ratkaista ikuisesti, on estänyt kudosinsinöörejä tekemästä aktiivista tutkimusta.
Vuonna 2006 Shinya Yamanaka, professori Kioton yliopistossa Japanissa, löysi täydellisen tavan ratkaista tämä ongelma. Hänen tutkimuksensa osoitti, että alkiot sammuttavat neljä tiettyä geeniä jakautuessaan, mikä rajoittaa kykyjä, joita he eivät tarvitse yksilössä. Kehityksen aikana hedelmöitetty munasolu asetetaan niin, että yksikään solu ei voi erilaistua niistä kaikista, jolloin kykynsä jakautuu useisiin solutyyppeihin ja syntyy yleistynyt somaattinen solu, joka ei pysty jakautumaan täysin. Tietenkin vain hedelmöitetyssä munassa oleva DNA voi tehdä tämän. Tohtori Yamanaka käänsi normaalin somaattisen solun neljä geeniä takaisin päälle päinvastoin palauttaen sen alkuperäiseen tilaansa alkion kantasoluna. Tuloksena olevia soluja kutsutaan indusoiduiksi pluripotenteiksi kantasoluiksi (iPS-soluiksi). Koska iPS-solut käyttävät runsaasti somaattisia soluja, ne voivat ratkaista alkion kantasolujen eettiset ja tarjontaongelmat lopullisesti.
Professori Shinya Yamanaka sai työstään Nobelin fysiologian tai lääketieteen palkinnon vuonna 2012. Hän oli alun perin ortopedi. Hänestä tuli kuitenkin tutkija, kun hän tajusi, että nykyinen lääketieteellinen tekniikka ei pysty hoitamaan parantumattomia sairauksia, kuten synnynnäisiä sydänsairauksia. Hänen kehittämänsä teknologia avasi mahdollisuuden kudosteknologiaan. Yhteiskunnallisena ongelmana olleet eettiset kysymykset on ratkaistu, mutta mikä tärkeintä, kokeellisen materiaalin hankinta on ratkaistu. Jos pystymme erottamaan kantasolut halutuiksi soluiksi, voimme luoda yksilöllisiä soluterapioita solujen poikkeavuuksien aiheuttamien sairauksien hoitoon tai kehittää uusia lääkkeitä, jotka reagoivat vain näihin soluihin. Räätälöityjen, kantasoluja käyttävien hoitojen odotetaan aloittavan yksilöllisen lääketieteen uuden aikakauden. Valitettavasti emme osaa erottaa niitä haluamiimme soluihin, joten meidän on tehtävä paljon kokeita selvittääksemme sen, ja se vaatii paljon kantasoluja.
Henkilökohtaisten soluhoitojen turvallisuutta voidaan testata ja niillä voidaan hoitaa radikaalisti potilaan sairautta. Esimerkiksi Parkinsonin tauti johtuu dopamiinihermosolujen kuolemasta keskiaivoissa. Nykyiset lääkehoidot ovat vain väliaikaisia eivätkä parannuskeinoja. Toisaalta, jos kantasolut erilaistetaan dopamiinihermosoluiksi ja siirretään, Parkinsonin tauti voidaan parantaa. Kesti paljon kantasoluja päästäkseen tähän soluterapiaan, joka on tällä hetkellä apinakokeissa.
Kantasoluja voidaan käyttää sairauksien tutkimukseen ja lääkekehitykseen. Tähän asti tutkijat ovat joutuneet käyttämään eläinsoluja uusien lääkkeiden kehittämiseen, mutta iPS-solujen tarjontaongelman ratkaisemisen jälkeen he voivat nyt testata suoraan ihmissoluilla. Kliinisen vaiheen onnistumisen todennäköisyys on pieni, jos kokeita tehdään eläinsoluilla, joten lääkekehitys on ollut aikaa vievää ja kallista. Kuitenkin, jos käännät ihmisen solujen erottamisen sairaudesta, voit luoda kantasoluja, joilla on sama sairaus. Jos näitä soluja testataan, terapeuttisia vaikutuksia omaavat lääkkeet voidaan seuloa ja niillä on suurempi mahdollisuus onnistua kliinisessä vaiheessa.
Kantasoluteknologia avaa myös uusia mahdollisuuksia regeneratiivisessa lääketieteessä yksinkertaisten hoitojen lisäksi. Esimerkiksi meneillään on tutkimus vaurioituneiden selkäydinhermojen elvyttämiseksi tai rappeuttavan niveltulehduksen vaurioittaman ruston korjaamiseksi. Tämä regeneratiivisen lääketieteen lähestymistapa voisi tarjota uutta toivoa monille potilaille, joilla on parantumattomia sairauksia.
IPS-solujen käyttöönotto kudosteknologiassa on elvyttänyt monia tutkimusaloja ja avannut oven kudosteknologialle, joka on ollut hidasta kehittymässä sosiaalisten ongelmien ja kantasolupulan vuoksi. IPS-soluja käyttäviä tutkimustuloksia on julkaistu Nature-lehden pyhillä sivuilla. Pian iPS-soluista valmistetaan soluhoitoja, jotka räätälöidään potilaalle sopivaksi, ja lopulta sydän- tai munuaissiirtoa tarvitsevat potilaat voivat saada elimiä, jotka eivät aiheuta immuunihyljintää. Nämä edistysaskeleet ovat tärkeitä askeleita kohti unelmamme terveydenhuollon tulevaisuutta.
