Tutkijat tuottivat kantasoluista ensimmäistä kertaa täysin toimivia haiman beetasoluja

Insuliini on elintärkeä hormoni, jota haiman beetasolut tuottavat. Tyypin 1 diabetes johtuu näiden solujen tuhoutumisesta, jolloin potilaiden on jatkuvasti korvattava puuttuva insuliini injektioiden avulla.

Insuliinieritys on mahdollista palauttaa diabeetikolle siirtämällä aivokuolleen elinluovuttajan haimasta eristettyjä beetasoluja. Hoito ei kuitenkaan ole tullut yleiseen käyttöön, sillä yhden diabeetikon parantamiseen tarvitaan vähintään kahden elinluovuttajan solut.

Kantasoluista on jo pitkään pyritty tuottamaan toimivia beetasoluja, joiden avulla tämä hoito voisi yleistyä. Toistaiseksi kantasoluista tuotetut beetasolut ovat kuitenkin olleet epäkypsiä, ja niiden insuliinineritys on ollut huonosti säädeltyä. Tämä voi olla osasyy siihen, miksi Yhdysvalloissa käynnissä olevat, epäkypsiin soluihin perustuvat kliiniset kokeet eivät ole tuottaneet läpimurtoa.

Professori Timo Otonkosken johtama tutkimusryhmä Helsingin yliopistossa on tehnyt pioneerityötä kantasoluista tuotettavien haimasolujen toiminnallisuuden kehittämiseksi.

Ryhmän laajassa artikkelissa on nyt ensimmäistä kertaa osoitettu, että kantasolut pystyvät muodostamaan sekä rakenteeltaan että toiminnaltaan normaaleja kypsiä haimasaarekkeita muistuttavia soluja.

Tuore artikkeli on julkaistu Nature Biotechnology -tiedelehdessä, ja tutkimuksen on rahoittanut pääosin Suomen Akatemian huippuyksikkö MetaStem.

– Tutkimuksessamme solujen insuliinieritys oli normaalilla tavalla säädeltyä, ja solut reagoivat sokeritason muutoksille jopa paremmin kuin verrokkina käytetyt elinluovuttajilta eristetyt haimasaarekkeet, tutkimusryhmän jäsen Väinö Lithovius kuvailee.

Alan kokonaisvaltaisin beetasolujen toiminnan kartoitus

Tutkijat todistivat kantasoluperäisten beetasolujen toiminnan sekä solumaljalla että hiiritutkimusten avulla. Hiiritutkimuksissa tutkijat osoittivat, että hiireen siirretyt kantasoluperäiset beetasolut alkoivat tehokkaasti huolehtia hiiren sokeriaineenvaihdunnasta.

– Hiiren verensokeri on ihmistä korkeampi, noin 8–10 millimoolia. Tutkimuksessa solusiirron jälkeen se laski ihmisen verensokerin tasolle, eli noin 4–5 millimooliin. Hiiren verensokeri säilyi tällä tasolla, mikä osoittaa, että kantasoluperäinen siirre onnistui vastaamaan hiiren verensokerin säätelystä, solusiirroista vastannut tutkija Jonna Saarimäki-Vire kertoo.

Nyt julkaistu beetasolujen toiminnan kartoitus on alan julkaisuista kokonaisvaltaisin: insuliinierityksen lisäksi tutkijat ovat tutkineet insuliinieritystä säätelevien järjestelmien, kuten aineenvaihdunnan ja ionikanavien toiminnallisuutta ja he ovat yhdistäneet tulokset kehityksen aikana tapahtuvaan geenien ilmentymiseen.

– Tutkimuksemme auttaa kehittämään kantasolusaarekkeiden tuotantoa vieläkin paremmaksi, mikä helpottaa kantasolusaarekkeiden käyttöä tautimallinnuksessa ja soluhoidoissa, Timo Otonkoski kertoo.

– Uskon, että kansainvälinen tutkijayhteisö arvostaa tekemäämme työtä kantasolusaarekkeiden validoimiseksi diabetestutkimuksen ja soluhoitojen työkaluina, sanoo tutkimukseen osallistunut professori Anders Tengholm Uppsalan yliopistosta.

 

Alkuperäinen artikkeli: Diego Balboa, Tom Barsby, Väinö Lithovius, Jonna Saarimäki-Vire, Muhmmad Omar-Hmeadi, Oleg Dyachok, Hossam Montaser, Per-Eric Lund, Mingyu Yang, Hazem Ibrahim, Anna Näätänen, Vikash Chandra, Helena Vihinen, Eija Jokitalo, Jouni Kvist, Jarkko Ustinov, Anni I. Nieminen, Emilia Kuuluvainen, Ville Hietakangas, Pekka Katajisto, Joey Lau, Per-Ola Carlsson, Sebastian Barg, Anders Tengholm, Timo Otonkoski. Functional, metabolic and transcriptional maturation of stem cell derived beta cells. Nature Biotechnology, 2021. DOI: 10.1101/2021.03.31.437748

Lisätietoja:

Timo Otonkoski, professori, Helsingin yliopisto, ylilääkäri, HUS
Puh. 050 370 8976
timo.otonkoski@helsinki.fi