Kunniatohtorit 2018 - Kantasolututkimuksen mullistaja

Julkaistu 13.8.2018 - 08:58

Professori Shinya Yamanakan uraauurtava työ vie lääketiedettä uuteen aikaan

Lääketieteen ja biotieteiden tiedekunta

Professori Shinya Yamanaka
Professori Shinya Yamanaka osoitti, kuinka erilaistunut solu voidaan palauttaa takaisin erittäin monikykyiseksi kantasoluksi. Kuva: Jonne Renvall

Shinya Yamanakan kantasolututkimuksen mullistanut keksintö syntyi vahvasti omaan ideaan luottaen. Vielä 2000-luvun alussa ajateltiin, että solu on yksilön kehityksen alussa alkion kantasolu, joka jakautuessaan ja eri kudoksia muodostaessaan menettää pysyvästi kantasoluominaisuuksiaan. Paluuta solun ensijakautumisien erittäin monikykyiseen eli pluripotenttiin tilaan ei pidetty mahdollisena. Yamanaka kumosi yleisen uskomuksen ja osoitti, kuinka erilaistunut solu voidaan palauttaa takaisin erittäin monikykyiseksi kantasoluksi.

Yamanakan tieteellinen suuruus perustuu indusoitujen pluripotenttien kantasolujen (iPS-solut) tutkimukseen. Tampereen yliopiston fysiologian professori Katriina Aalto-Setälä vieraili Kaliforniassa Yamanakan laboratoriossa, kun iPS-solujen tuotannon periaatteet kuvaava artikkeli julkaistiin 2007.

- Hän kumosi työllään kehitysbiologisen dogmin. Hänen uskoi, että tämä on mahdollista, professori Aalto-Setälä sanoo.

Vuonna 2012 Yamanaka sai saavutuksestaan Millennium-teknologiapalkinnon Suomessa, ja samana vuonna hänelle myönnettiin lääketieteen ja fysiologian Nobel-palkinto. Elokuussa Shinya Yamanaka vihitään Tampereen yliopiston lääketieteen ja biotieteiden tiedekunnan kunniatohtoriksi.

Eettinen vaihtoehto solututkimukseen

Ennen iPS-kantasoluja tutkimuksessa käytettiin alkion kantasoluja. Monissa maissa tutkimus pysähtyi rajoituksiin eettisten ongelmien vuoksi.  Kantasolututkimus on muuttunut täysin, kun soluja voidaan tuottaa ilman munasoluja ja alkiota.

- Kun erilaistunut solu muutetaan takaisin kantasoluksi, eettiset ongelmat poistuvat. Ihminen on itse luovuttanut tavallisia iho- tai verisolujaan. Laboratoriossa niistä tehdään iPS-soluja, jotka vastaavat lähes täydellisesti alkion kantasoluja, professori Aalto-Setälä kuvaa menetelmää.

Kantasoluja voidaan erilaistaa haluttuun suuntaan ja tuottaa erityyppisten kudosten soluja lääketieteen tutkimukseen. Esimerkiksi hermoista ja sydämestä on hankala ottaa kudosnäytteitä, ja siksi on potilaan kannalta turvallisinta, että tutkittavat solut erilaistetaan potilaan iPS-solulinjasta, joka sisältää henkilön koko genomin eli perimän. Viljellyistä iPS-pohjaisista soluista saadaan esimerkiksi tutkimusmalleja perinnöllisten sairauksien tutkimiseen.

- Olemme oppineet ymmärtämään aivan eri tavalla perinnöllisiä sairauksia ja sitä, miten jokin mekanismi tapahtuu tai miksi solu ei toimi normaalisti.

Toinen sovellutus aukeaa lääkekehityksessä, jossa on iPS-soluja käyttäen mahdollista seuloa lääkkeiden haittavaikutuksia ihmisperäisillä soluilla, ennen kuin lääke etenee potilastestaukseen. Lisäksi solututkimus mahdollistaa täsmälääkityksen solujen sairauksia aiheuttaviin toimintahäiriöihin.

Tampereella tutkitaan Yamanakan opein

Myös Tampereella käytetään Yamanakan työhön perustuvaa iPS-teknologiaa tutkimuksessa. Aitiopaikalta keksintöä seurannut Aalto-Setälä toi menetelmän mukanaan Yhdysvalloista. Sen jälkeen moni tamperelainen tutkija on opetellut erilaisia kantasolutekniikoita Yamanakan laboratorioissa.

Professori Aalto-Setälä on lääkärinä erikoistunut kardiologiaan, ja hän tutkii perinnöllisiä sydänsairauksia iPS-solujen avulla. Tuoreessa tutkimuksessa Aalto-Setälän ryhmä yhdisti tutkimukseen koneälyä yhdessä tietojenkäsittelyopin professorin Martti Juholan ryhmän kanssa. iPS-solulinjaan pohjautuvista sydänsoluista mitattiin solusignaaleja, joita tietokoneohjelma oppi tunnistamaan ja luokitteli niitä eri sairausryhmiin tai täysin normaaleihin signaaleihin.

- Potilaalla voi olla esimerkiksi rytmihäiriöitä tai tajuttomuutta, mutta tarkkaa sairautta ei ole diagnosoitu. Kun koneäly kertoo solusignaalin todennäköisen sairausryhmän, hoito ja tarkemmat kliiniset tutkimukset voidaan kohdentaa paremmin, professori Aalto-Setälä kertoo.

Japani tutkimuksen kärjessä

Myös Shinya Yamanaka on koulutukseltaan lääkäri, alun perin ortopedi, joka kiinnostui kantasolututkimuksesta vasta Yhdysvalloissa. Nykyisin hän johtaa kotimaassaan Japanissa indusoitujen monikykyisten kantasolujen tutkimukseen erikoistunutta CiRA-tutkimuskeskusta. Professori Aalto-Setälä kertoo, että Japani pitää iPS-tutkimusta eräänlaisena kruununjalokivenään, jota yhteiskunta arvostaa ja joka saa käyttöönsä runsaasti resursseja.  

Sairauksia ei voida vielä hoitaa iPS-solulinjoista tuotettujen solujen solusiirroilla. Yamanakan tutkimusyhteisössä katsotaan kuitenkin jo tulevaan rakentamalla tutkimustiloja ja ylläpitämällä erityistä iPS-solupankkia. Ihmisestä ei ehkä tehtäisi enää omaa iPS-solulinjaa, vaan pankista saataisiin tulevaisuudessa kullekin sopivia soluja, joista sitten tehtäisiin potilaan tarvitsemia soluja. Toimiviin ja turvallisiin soluhoitoihin menee kuitenkin vielä aikaa, Aalto-Setälä huomauttaa.  

Kunniatohtoriksi Shinya Yamanaka lupautui mielellään. Aiemmin hän on vieraillut yhteistyökumppanien luona ja esiintynyt myös laajemmin tamperelaisille. Vuonna 2014 hän piti yleisöluennon Tampereella.

- Vaikka hän on kaikki mahdolliset palkinnot tässä maailmassa saanut, niin silti hän sellainen vaatimaton oma itsensä, Katriina Aalto-Setälä sanoo.

Kunniatohtori, professori Shinya Yamanaka pitää tiedekunnan juhlasymposiumissa luennon New Era of Medicine with iPS Cells. Lääketieteen ja biotieteiden tiedekunta (MED): Arvo, Jarmo Visakorpi -sali 16.8. klo 10-12.

MED kunniatohtorit 2018
Lääketieteen professori Virginia Kraus
Emeritusprofessori Fritz H. Schröder
Professori, CiRA-tutkimuskeskuksen johtaja Shinya Yamanaka