Helsingin yliopiston yhteistyötutkimuksessa onnistuttiin muutamia vuosia sitten kehittämään geenieditointimenetelmä, niin sanottu CRISPR-aktivaattori (CRISPRa), jonka avulla aikuiset ihosolut voitiin palauttaa monikykyisiksi kantasoluiksi. CRISPRa-menetelmästä tekee poikkeuksellisen se, että tämä prosessi voidaan toteuttaa solujen omia geenejä aktivoimalla, muuttamatta solun genomia. Tuloksena saadaan kantasoluja, jotka muistuttavat hyvin läheisesti varhaisia alkion soluja.
Tällaista jo erilaistuneiden solujen taannuttamista kehityksessä taaksepäin takaisin monikykyisiksi kantasoluiksi eli iPS-soluiksi (induced pluripotent stem cells) kutsutaan solujen uudelleenohjelmoinniksi. iPS- soluista voi kehittyä kaikkia kehossamme esiintyviä solu- ja kudostyyppejä. Tämän vuoksi iPS-solut ovat nopeasti muuttaneet ja edistäneet biolääketieteellistä tutkimusta.
Uuden, Helsingin yliopiston tutkijoiden kehittämän, optimoidun CRISPRa-menetelmän avulla solujen uudelleenohjelmointia voidaan hallita huomattavasti aiempaa paremmin. Tuloksena on ihmisen solujen erittäin luotettava uudelleenohjelmointi korkealaatuisiksi monikykyisiksi kantasoluiksi.
– Optimoitu CRISPRa-menetelmä nopeuttaa solujen uudelleenohjelmointiprosessia ja parantaa huomattavasti uudelleenohjelmoinnin tarkkuutta ja luotettavuutta, kertoo yliopistotutkija Ras Trokovic.
Menetelmän aiemmassa versiossa uudelleenohjelmointi johti myös vaihtoehtoisten solutyyppien ja poikkeavien iPS-solujen syntymiseen. Uusi optimoitu menetelmä vähentää tätä solujen heterogeenisuutta.
– Tällä optimoidulla menetelmällä lähes kaikki uudelleenohjelmoidut solut edustivat korkealaatuisia iPS-soluja, Trokovic iloitsee.
Tutkimusinfrastruktuuri tukee jatkotutkimusta ja käytännön sovellusten löytämistä
Korkealaatuisten iPS-solujen luotettava tuottaminen mahdollistaa niiden entistä tehokkaamman hyödyntämisen biolääketieteellisissä sovelluksissa.
– Menetelmä mahdollistaa monikykyisten kantasolujen tuottamisen suuremmalla kapasiteetilla kuin aiemmat menetelmät, Trokovic täsmentää.
Tutkijat uskovat, että heidän kehittämälleen solujen uudelleenohjelmointimenetelmälle löytyy jatkossa monia käytännön sovelluksia. IPS-solut ovat korvaamaton työkalu esimerkiksi neurodegeneratiivisten sairauksien, diabeteksen ja erilaisten silmäsairauksien mallintamisessa ja hoitojen kehittämisessä.
– Suomessa laajalle levinneet genomitutkimukset ja biopankki-infrastruktuuri tarjoavat ainutlaatuiset mahdollisuudet iPS-solujen käytölle biolääketieteellisessä tutkimuksessa, kertoo professori Timo Otonkoski.
Nyt julkaistussa tutkimuksessa on tehty yhteistyötä Terveyden ja hyvinvoinnin laitoksen THL Biopankin kanssa. Artikkelin tulosten perusteella Helsingin yliopisto on jättänyt patenttihakemuksen parannetusta CRISPRa-uudelleenohjelmointimenetelmästä.
Alkuperäinen artikkeli: Joonas Sokka, Masahito Yoshihara, Jouni Kvist, Laura Laiho, Andrew Warren, Christian Stadelmann, Eeva-Mari Jouhilahti, Helena Kilpinen, Diego Balboa, Shintaro Katayama, Aija Kyttälä, Juha Kere, Timo Otonkoski, Jere Weltner and Ras Trokovic, CRISPR activation enables high fidelity reprogramming into human pluripotent stem cells. Stem cell reports. DOI: doi.org/10.1016/j.stemcr.2021.12.017