Kuolemattomia oivalluksia kantasoluista

Pekka Katajisto tutkii vanhenemisprosessia suoraviivaisesti: hän sivuuttaa ikääntymisen oireet ja keskittyy kantasoluihin. Jos pystymme pitämään kantasolut nuorekkaina, vauriot muissa soluissa eivät haittaa.

Kun tutkii vanhenemista, saa tottua erikoisiin yhteydenottoihin.

— Itsestään huolehtiminen on varsinkin Kaliforniassa kuuma aihe, ja aitojen tieteellisten julkaisujen siteeraaminen tuntuu olevan muodikasta, kertoo akatemiatutkija Pekka Katajisto Biotekniikan instituutista.

Keväällä 2015 Science-lehti julkaisi näyttävästi Katajiston ryhmän löydöksen. Sen mukaan kantasolun jakautuessa vanhat mitokondriot ohjataan erilaistuvaan tytärsoluun ja uusi kantasolu perii näin ollen vain nuoria mitokondrioita.

Tämän jälkeen lukuisat maallikot ovat ottaneet yhteyttä ja pyytäneet jopa päästä Katajiston labraan tutkimaan asiaa.

— Monet tuntevat yllättävän hyvin biotieteiden tutkimustulokset. He vain ovat ajautuneet niiden tulkinnassa käsittämättömiin sfääreihin.

JÄLKELÄISET VOITTAVAT

Toisen maailmansodan jälkeen ihmisten elinikä on tasaisesti kohonnut. Kiitos kuuluu rokotteille, lääkkeille, hygienialle, vaurastumiselle ja vitamiineille, ainakin. Noin 120 vuotta on silti ihmisiän jonkinlainen yläraja. Siihen voi yltää, jos välttää taudit ja kitkuttelee kuivansitkeästi säästöliekillä.

Katajisto ei kuitenkaan innostu etenkin Yhdysvalloissa levinneistä niukan energian ruokavalioista. Uusien hoitokeinojen keksiminen tauteihin tuntuu sekin enemmän oireen kuin syyn hoidolta. Tutkijan tavoitteena on keksiä hoitokeinoja ikääntymisprosessiin itsessään.

— En näe ehdotonta mahdottomuutta, miksi biologinen elämä ei voisi olla ikuista. Sukusolulinjassahan tämä jo toteutuu, kun vanhat ukkelit siittävät terveitä lapsia.

Evoluutiolla ei ole ollut painetta tehdä yksilöistä erityisen pitkäikäisiä.

— Luonnonvalinnan perusmekanismi on se, että jotkut jälkeläisistä ovat parempia kuin vanhempansa, Katajisto tuumii.

TURHA KIIREHTIÄ

Lukion jälkeen Katajisto vietti hyvän tovin sukeltamisen opettajana Australian länsirannikolla Ningaloo-koralliriutan vieressä, kunnes opinnot alkoivat kiinnostaa. Suolen kasvaimien syntymekanismeja käsittelevään väitöskirjaan paloi lääketieteellisessä tiedekunnassa aikaa melkein kahdeksan vuotta.

Katajiston mielestä monilla on väitöskirjavaiheessa turhan kiire.

— Olen ikuisesti kiitollinen ohjaajalleni Tomi Mäkelälle, joka antoi sopivasti vapautta ja mahdollisuuden kasvaa tutkijana rauhassa.

Jatkon kannalta tämä on ollut olennaisen tärkeää, Pekka Katajisto painottaa.

— Yksi arvostettu julkaisu pompauttaa tutkijanuran varmemmin eteenpäin kuin iso pino keskinkertaista, ja oppimalla virheistään turvallisessa väitöskirjavaiheessa voi välttää monta tyypillistä sudenkuoppaa seuraavissa vaiheissa, Katajisto toteaa.

Vuonna 2009 Katajisto lähti tekemään post doc -tutkimusta David Sabatinin labraan MIT-yliopiston Whitehead-instituuttiin Yhdysvalloissa. Whitehead-instituuttia pidetään tutkijoiden paratiisina. Sabatini sanoi Katajistolle: ”Voit raapia päätäsi puoli vuotta ja miettiä, mitä haluaisit tehdä lopun elämääsi. Älä kiirehdi miettimistä. Tee jotain, joka on aidosti uutta.”

Katajisto päätti tutkia vanhenemisprosessia suoraviivaisesti: hän sivuutti vanhenemisen oireet ja keskittyi kantasoluihin.

— Niin kauan kuin kudokset uusiutuvat eli kantasolut jakautuvat onnistuneesti, kaikki menee hyvin.

Useiden kudosten uusiutumiskapasiteetti on valtava. Esimerkiksi ihmisen suoli uusiutuu kantasolujensa ansiosta viidessä vuorokaudessa lähes kokonaan.

Periaatteessa kehon uusiutuminen voisi jatkua ikuisesti, mutta jostain syystä vanhetessamme kudosten kantasolut hiipuvat.

— Jos pystymme pitämään kantasolut kunnossa ja nuorekkaina, vauriot muissa soluissa eivät haittaa.

OLETUS PITI KUTINSA

Kantasolu jakautuu yleensä epäsymmetrisesti eli niin, että siitä syntyy uusi kantasolu sekä solu, joka erilaistuu hoitamaan niitä tehtäviä, joita kudoksessa kulloinkin tarvitaan.

Katajisto teki rohkean oletuksen: ehkä jakautumisessa parhaat palikat jäävät kantasoluun, sekundat erikoistuneeseen soluun. Näin kantasolu voisi pitää itsensä elinvoimaisena.

Katajisto sai Whitehead-instituutissa kollegaltaan ihmisen rintakudossoluja, joiden joukossa oli mahdollisesti epäsymmetrisesti jakaantuvia rintarauhasen kantasoluja. Tutkija liitti niiden mitokondrioihin fluoresoivia merkkejä ja antoi ajan kulua. Merkkien avulla hän pystyi määrittämään mitokondrioiden iän: jos mitokondriota ei ollut merkattu, se oli syntynyt merkkaamisajankohdan jälkeen.

Oletus osoittautui todeksi. Kantasolun jakautuessa näkyi kerta kerran perään, kuinka vanhoja eli fluoresoivia mitokondrioita ajautui enemmän erikoistuvaan soluun ja uusia eli merkkaamattomia mitokondrioita enemmän uuteen kantasoluun.

Aluksi idea sai osakseen lähinnä epäilyä, esimerkiksi se, että soluissa ylipäätään on ”nuoria” ja ”vanhoja” mitokondrioita, samaten se että solu pystyy jakautuessaan erottelemaan ne toisistaan.

Sittemmin Katajisto kumppaneineen on osoittanut, että jos kantasolu pakotetaan laittamaan mitokondriot tasan, kantasolulinja kat-keaa ja syntyy vain kaksi erikoistunutta solua. Tämä saattaa osaltaan selittää, miksi ikääntyessämme kantasolut katoavat ja kudos rappeutuu.

MITOKONDRION SALAT

Siihen, miksi kantasolu vierastaa vanhoja mitokondrioita, ei ole vielä selvää vastausta.

— Mitokondrio tuottaa energian solulle, ja palamisprosessien yhteydessä sinne syntyy muun muassa reaktiivisia happiradikaaleja, jotka voivat aiheuttaa vaurioita, Katajisto pohtii.

Epäselvää on, miten solu tunnistaa vanhan mitokondrion ja erotteleeko solu uudet ja vanhat mitokondriot aktiivisesti toisistaan vai kulkevatko ne kenties itse solunjakautumisessa eri osoitteisiin.
Vuodesta 2013 lähtien Katajisto on ryhmineen selvitellyt Viikissä mitokondrioiden salaisuuksia. Tarkoitus on kartoittaa, separoiko kantasolu jakautuessaan muitakin solun osia jyviin ja akanoihin.

— Jos nuorissa ja vanhoissa kantasoluissa löydetään eroja epäsymmetrisen jakautumisen tehossa, seuraavaksi voidaan selvittää, mistä tämä ero johtuu.

Lopulta soluille voi ehkä tarjota lääkettä jakautumisprosessin pitämiseksi kunnossa.

KIINNOSTAVIMPIA ILMIÖITÄ

Ikuinen nuoruus ei ole Katajiston ryhmän ensisijaisena haaveena.

— Tavoitteeni on lisätä hyvinvointia. Jos kudosrappeumat ja lihasnäivettymät saadaan pysäytettyä, vanhusten elämänlaatu paranee. He jaksavat itse nousta portaat ja kantaa ruokaa kotiin.

Onko tutkimusaihe vaikuttanut tutkijan omiin elämäntapoihin?

— Eipä juuri. En säännöstele kaloreja, teen paljon töitä enkä pelkää stressiä.

Katajisto johtaa kahta laboratoriota, toista Biotekniikan instituutissa, toista Tukholman Karoliinisessa instituutissa. Kotona työllistää kolmivuotias poika.

— Työmotivaatio ei kumpua siitä, että haluaisin pidentää omaa elinikääni. Vanheneminen vain on kiinnostavimpia ilmiöitä, mitä tieteessä on tarjolla.

Artikkeli on julkaistu numerossa Y/08/15.

Yliopisto-lehti on kaikille tarkoitettu, monipuolinen tiedelehti Helsingin yliopistosta.
Tilaa ja rakastu tieteeseen.

Lue lisää aiheesta: Terveys