Kantasolu

Kantasolu tai emosolu on solu, joka pystyy jakaantumalla tuottamaan uusia kantasoluja sekä toisenlaisia, erilaistuneita soluja. Kun yksi kantasolu jakautuu, tuloksena voi olla kaksi kantasolua, tai yksi kantasolu ja yksi esisolu, joka erilaistuu toiminnalliseksi soluksi.

Yksilön kaikki solut, kudokset ja elimet alkavat muodostua alkion kantasoluista. Aikuisella kantasolut ylläpitävät kudosten uusiutumista. Kantasoluilla on myös suuri lääketieteellinen potentiaali, ja niitä on alettu käyttää joidenkin sairauksien hoidossa.

Alkion kantasolut

Alkion kantasolut ovat varhaiskehityksen soluja, joista kaikki yksilön solut ja elimet muodostuvat. Kun munasolu on hedelmöittynyt, se on totipotentti eli kaikkikykyinen. Osa varhaisalkion soluista muodostaa istukan ja muut sikiön ulkopuoliset kudokset, mutta osa alkion soluista kehittyy uudeksi yksilöksi. Nämä kantasolut sijaitsevat alkiorakkulan sisäsolumassassa. Ne pystyvät tuottamaan kaikkia noin 200 elimistön solutyyppiä, joten niitä kutsutaan pluripotenteiksi eli erittäin monikykyisiksi.

Kun alkion solut kehittyvät kohti toiminnallisia soluja ja kudoksia, niiden muovautuvuus vähenee. Viikon ikäisen alkion solut pystyvät erilaistumaan enää vain tiettyyn suuntaan, joten niitä kutsutaan multipotenteiksi eli monikykyisiksi. Tällaisista kantasoluista rakentuvat kudokset, ja niitä löytyy kaikista aikuisen kudoksista, joissa ne vastaavat kudosten uusiutumisesta läpi yksilön koko elämän.

Esimerkiksi luuytimen multipotentit kantasolut muodostavat niin veren puna- ja valkosoluja kuin verihiutaleitakin. Suolen multipotentit kantasolut erilaistuvat ruoka-aineita imeviksi soluiksi sekä limaa ja hormoneita erittäviksi soluiksi.

Kun erilaistuneisuus lisääntyy, kantasolujen muovautuvuus vähenee edelleen. Kun kantasolusta on tullut unipotentti eli yksikykyinen, se voi erilaistua enää vain yhdeksi solutyypiksi.

Kudoskantasolut
Kudoskantasolut ylläpitävät kudoksen toimintaa. Ne korvaavat vahingoittuneet ja kuolleet solut uusilla. Suolen ja veren kantasolut toimivat melko tasaisella tahdilla, mutta lihaksen kantasolut aktivoituvat tuottamaan uusia lihassoluja vain saatuaan viestin lihasvauriosta.

Kudoskantasolut toimivat yhteistyössä kantasolulokeron kanssa. Ne saavat kantasolulokeron erilaistuneilta soluilta viestejä, jotka ohjaavat kantasolujen jakautumista ja erilaistumista. Kantasolulokero tarjoaa myös kantasoluille suojaa ja ravinteita. Erilaistuneiden solujen lisäksi monet kudoskantasolut tuottavat itselleen uusia kantasolulokeron tukisoluja.

2000-luvulla on opittu uudelleenohjelmoimaan erilaistuneita soluja takaisin pluripotenttiin tilaan. Näitä soluja kutsutaan indusoiduiksi pluripotenteiksi kantasoluiksi eli iPS-soluiksi.

Salamanterilla jo kerran erilaistuneet solut voivat palautua kantasolun kaltaisiksi ja käynnistää kehityksen aikaisia soluohjelmia uudelleen. Tämän ansiosta salamanteri pystyy tuottamaan jopa uusia raajoja menettämiensä tilalle. Ihmisellä kudosten korjautuminen ja tuhoutuneiden osien uudelleen tuottaminen on yksilönkehityksen jälkeen paljon rajallisempaa. Tämän vuoksi ihminen ei kykene tuottamaan täysin uutta elintä tai raajaa, ja kudosvauriosta jää yleensä jälki.

Ihmisen vanhenemisen myötä kudoskantasolut menettävät kykynsä uudistaa ja muovata kudosta. Tästä seuraa kudoksen toiminnan heikkeneminen ja altistuminen sairauksille.

Käyttö
Kantasolujen tutkimus on vielä lapsenkengissään. Nykyisiin kantasoluhoitoihin kuuluvat luuytimensiirto, ihonsiirrot, silmän kantasoluhoidot sekä luu- ja rustovaurioiden hoidot mesenkymaalisilla kantasoluilla.

Alkion kantasoluista ja iPS-soluista kyetään tuottamaan muun muassa hermo-, sydän-, maksa-, suoli- ja haimasoluja. Vaikeutena on se, että kantasolujen siirtämineen suoraan ihmiseen tuottaa kasvaimia. Tämän vuoksi kantasoluja on opittava käsittelemään niin, että ne erilaistuvat haluttuun suuntaan eivätkä tuota kasvaimia.

Alkion kantasoluilla tapahtuva tutkimus on herättänyt vastustusta, koska solujen alkuperä on tuhotussa ihmisalkiossa. Eettisiä haasteita tuottavat myös mahdolliset aivo-organoidit eli kantasoluilla tuotetut aivonosat, sekä ihmis-eläin-soluhybridit. Myös kantasolujen yhdistäminen geeniterapiaan tai geenimuokkaukseen nostaa esiin eettisiä kysymyksiä. Sukusolujen kantasoluihin siirtyvien muutosten tuottaminen onkin kiellettyä useimmissa maissa, mukaan lukien Euroopan unionissa.

Lähteet

Kirjallisuutta

Aiheesta muualla 

Center for iPS Cell Research and Application, Kioton yliopisto (englanniksi)

Solut
Seulonnan keskeiset artikkelit