Tutkijat kehittivät uudenlaisen menetelmän, jolla ihosoluista voidaan tuottaa monikykyisiä kantasoluja

Japanilaisen tutkijan Shinya Yamanakan havainto, että aikuisen ihosta eristetyt solut voidaan taannuttaa takaisin alkion solujen kaltaisiksi monikykyisiksi kantasoluiksi, oli niin mullistava, että se toi hänelle vuonna 2012 Nobel-palkinnon. Tätä jo erilaistuneiden solujen taannuttamista takaisin niin sanotuiksi iPS-soluiksi (induced pluripotent stem cells) kutsutaan solujen uudelleenohjelmoinniksi.

Tähän asti solujen uudelleenohjelmointi on ollut mahdollista vain viemällä niihin keinotekoisesti tiettyjä alkion kehityksen kannalta kriittisiä geenejä (Yamanaka factors), jotka eivät normaalisti näissä soluissa ilmene.

Nyt professori Timo Otonkoski Helsingin yliopistosta ja professori Juha Kere Karoliinisesta instituutista tutkimusryhmineen ovat ensimmäisen kerran onnistuneet palauttamaan aikuiset ihosolut monikykyisiksi kantasoluiksi aktivoimalla solujen omia geenejä. Tutkijat hyödynsivät tässä geenieditointimenetelmää, jota kutsutaan CRISPR-aktivaattoriksi (CRISPRa). Tässä menetelmässä niin kutsutut ’geenisakset’ on muokattu niin, etteivät ne enää katkaise DNA:ta. CRISPR-aktivaattoreilla halutun geenin luenta voidaan käynnistää ilman että genomia muutetaan.

– Solun omien geenien säätely siirtogeenien käyttämisen sijasta tuottaa paremman fysiologisen lopputuloksen. CRISPR/Cas9-teknologialla voidaan säädellä useita geenejä samanaikaisesti, joten se on potentiaalisesti tehokas tapa solujen uudelleenohjelmoimiseen. Tätä ennen CRISPR-aktivaattoria ei kuitenkaan ollut onnistuttu soveltamaan ihmisen iPS-kantasolujen tuottamiseen, professori Otonkoski kertoo.

Onnistumisen kannalta ratkaisevan tärkeää oli myös se, että Yamanaka-tekijöiden lisäksi aktivoitiin keskeistä geneettistä elementtiä, jonka tiedetään säätelevän ihmisen alkion kehityksen varhaisimpia vaiheita heti hedelmöityksen jälkeen.

– Tällä menetelmällä pystyimme tuottamaan monikykyisiä kantasoluja, jotka muistuttivat hyvin läheisesti varhaisia alkion soluja, professori Kere toteaa.

Tutkijat uskovat, että heidän kehittämälleen solujen uudelleenohjelmointimenetelmälle löytyy jatkossa monia käytännön sovelluksia.

– Sen avulla voidaan esimerkiksi tuottaa korkealaatuisia ihmisen kantasoluja biopankkeihin, ja sitä voidaan hyödyntää myös monissa muissa kudosteknologiaan liittyvissä sovelluksissa, sanoo Nature Communications -lehdessä julkaistun artikkelin ensimmäinen kirjoittaja, tutkija Jere Weltner Helsingin yliopistosta.

Tutkimus paljasti myös uutta tietoa niistä mekanismeista, jotka säätelevät varhaisalkion geenien toimintaa.

Lisätietoja:

Professori Timo Otonkoski, Helsingin yliopisto
Puh. 050 370 8976
Sähköposti: timo.otonkoski@helsinki.fi

Professori Juha Kere, Karolinska institutet, King’s College London
+46 734213550
Sähköposti: juha.kere@ki.se

Tutkija Jere Weltner, Helsingin yliopisto
Puh. 050 4486401
Sähköposti: jere.weltner@helsinki.fi

Viite: Jere Weltner, Diego Balboa, Shintaro Katyama, Maxim Bespalov, Kaarel Krjutškov, Eeva-Mari Jouhilahti, Ras Trokovic, Juha Kere and Timo Otonkoski. Human pluripotent reprogramming with CRISPR activators. Nature Communications, 8th July, 2018. DOI 10.1038/s41467-018-05067-x