Tutkijat löysivät keinon, jolla kudoksen uudistumisesta vastaavia soluja voidaan ohjata

Kudoksissa sijaitsevat kantasolut uudistavat kudoksia tuottamalla tytärsoluja, jotka joko pysyvät kantasoluina tai erilaistuvat kudoksen tehtäviä ylläpitäviksi soluiksi, kuten esimerkiksi suoli- tai ihosoluiksi. Jotkut kantasolut sinetöivät tytärsolujensa kohtalot jo jakautumishetkellä. Helsingin yliopiston tutkijat ovat löytäneet tavan, jolla kantasolut ohjaavat solujakautumisessa tytärsolujen toimintaa.  

Kun kantasolu työntää aktiivisemmat, vanhemmat mitokondriot toiseen tytärsoluun, solu menettää uusiutumiskykynsä ja erilaistuu kyseisen kudoksen tehtäviä ylläpitäväksi soluksi. Nuorempia mitokondrioita sisältävä toinen tytärsolu jatkaa puolestaan kantasoluna ja voi korjata kudosta yhä uudelleen.

Tutkijat havaitsivat, että erilaistuvalle tytärsolulle periytyvät vanhemmat mitokondriot ylläpitävät paremmin soluhengitykseen pohjautuvaa aineenvaihduntaa. 

– Solujen toiminnoille keskeisten geenien päälle kytkeminen ohjaa lopulta solujen identiteettiä, mutta aineenvaihdunta näyttäisi määrittelevän solujen tulevaisuuden aivan ensimmäisenä, apulaisprofessori Pekka Katajisto Helsingin yliopiston HiLIFE -yksiköstä kuvaa.    

– Kun rajoitimme soluhengitystä vähentämällä vain yhden vanhoissa mitokondrioissa esiintyvän proteiinin määrää, tytärsolut pysyivätkin uusiutumiskykyisinä kantasoluina, kertoo väitöskirjatutkija Julia Govenius (o.s. Döhla) Helsingin yliopistosta. 

Tämä todistaa, että pienet erot mitokondrioiden laadussa voivat vaikuttaa koko solun aineenvaihduntaan ja lopulta sen kohtaloon kudoksissa. 

–  Kantasolujen uusiutumiskykyyn voidaan vaikuttaa yllättävän pienillä ja oikein ajoitetuilla aineenvaihdunnan muutoksilla, toteaa Kantasolumetabolian huippuyksikön tutkimuskoordinaattori Emilia Kuuluvainen.

Löytö on osa perustutkimusta, jonka pohjalta on mahdollista kehittää uudentyyppisiä keinoja edistää kudosten uusiutumiskykyä esimerkiksi rappeumasairauksissa tai nopeuttaa kudosvaurioista toipumista. 

Tutkimus tehtiin Suomen Akatemian Kantasolumetabolian huippuyksikön johtajan Pekka Katajiston tutkimusryhmässä Helsingin yliopiston Biotekniikan instituutissa, Helsinki Institute of Life Sciences HiLIFE:ssa. Katajiston tutkimusryhmä hyödynsi Kantasolumetabolian huippuyksikön herkkää massaspektrometritekniikkaa selvitäkseen erilaistuvien sekä uusiutumiskyvyn säilyttävien kantasolutyttärien eri aineenvaihduntareittien aktiivisuuden.  

Artikkeli: 

Döhla J, Kuuluvainen E, Gebert N, Amaral A, Englund JI, Gopalakrishnan S, Konovalova S, Nieminen AI, Salminen E, Torregrosa Muñumer R, Ahlqvist K, Yang Y, Bui H, Otonkoski T, Käkelä R, Hietakangas V, Tyynismaa H, Ori A, Katajisto P. Döhla, J., Kuuluvainen, E., Gebert, N. et al. Metabolic determination of cell fate through selective inheritance of mitochondria. Nat Cell Biol 24, 148–154 (2022). https://doi.org/10.1038/s41556-021-00837-0

________________

 

Termien selityksiä:

Mitokondrio on solun sisällä oleva soluelin, joka vastaa soluhengityksestä. Se toimii niin sanottuna solujen energiatehtaana. Mitokondrioita on kaikissa soluissa, mutta niitä on eniten paljon energiaa vaativissa solutyypeissä, kuten lihassoluissa.  

Soluhengitys on reaktio, jonka avulla solut tuottavat energiaa. Polttoaineina toimivat happi ja sokeri, ja reaktiossa syntyy hiilidioksidia, vettä ja energiaa.  

Kantasolu on solu, joka jakautumalla tuottaa uusia kantasoluja sekä kudosten toimintoja ylläpitäviä soluja, kuten hermosoluja, lihassoluja tai verisoluja. Kantasolu vastaa kudosten uusiutumisesta. Lue lisää kantasoluista ja kantasolututkimuksesta Kantasolumetabolian huippuyksikön kantasoluportaalista.