Teksti: Pirkko Tuominen
Kantasolututkimuksen professori Timo Otonkosken tutkimusryhmä kehittää sairausmekanismien kokeellisia malleja. Niiden avulla voidaan oppia ymmärtämään haiman beetasolujen tuhoutumiseen johtavia tapahtumasarjoja ja kehittää diabetekseen uusia lääkehoitoja.
Normaalissa sokeriaineenvaihdunnassa haiman Langerhansin saarekkeissa sijaitsevat beetasolut tuottavat insuliinia. Insuliini on ainoa veren sokeripitoisuutta tehokkaasti pienentävä hormoni, joten sen erityksen on oltava koko ajan tarkan säätelyn alainen.
Beetasolut ovat avainpelureita: tyypin 1 diabetes johtuu niiden tuhoutumisesta. Beetasolut ovat keskeisiä myös tyypin 2 diabeteksessa, sillä ne ”päättävät”, kenelle diabetes puhkeaa. Insuliinin vaikutus soluihin on heikentynyt, ja beetasolut joutuvat tuottamaan insuliinia tavallista enemmän. Kun ne väsyvät, verensokeri nousee ja diabetes puhkeaa.
– Kun halutaan tutkia diabeteksen syntymekanismia ja etsiä parannuskeinoja, pitää tutkia beetasoluja, sanoo lääketieteellisen kantasolututkimuksen professori Timo Otonkoski.
Haiman sisällä olevia beetasoluja on mahdotonta poimia tutkittavaksi ihmisestä. Otonkoski tutkimusryhmineen hyödyntääkin uutta kantasoluteknologiaa, jonka avulla kenen tahansa ihmisen iho- tai verisoluista voidaan tuottaa beetasoluja laboratoriossa.
– Aikuisista saadut, erilaistuneet solut ohjelmoidaan uudelleen varhaiselle kantasoluasteelle. Näin tuotetut indusoidut pluripotentit kantasolut eli iPS-solut ovat samanlaisia kuin alkion kantasolut. Ne ovat monikykyisimpiä soluja ja pystyvät erilaistumaan miksi tahansa elimistön solutyypiksi, esimerkiksi juuri beetasoluiksi, Otonkoski kuvailee.
Malli MODY-diabeteksesta
Useimmat sekä tyypin 1 että tyypin 2 diabetekseen yhdistetyt geenit liittyvät haiman beetasoluihin. On kuitenkin epäselvää, miten nämä geenivaikutukset johtavat tautiin. Sitä selvittääkseen Otonkosken ryhmä on tutkinut perinnöllisiä harvinaisia diabetesmuotoja, kuten MODY-diabetesta. Se on nuorella iällä alkava, yhden geenin mutaation aiheuttama sairaus. Sairaudesta tunnetaan ainakin kymmenen erilaista tyyppiä.
– Itseäni kiinnostaa erityisesti vastasyntyneen diabetes. Olemme tunnistaneet Suomessa viimeiseltä 30 vuodelta sata diabeetikkoa, joiden sairaus on puhjennut alle yhden vuoden iässä. Heistä noin 50 henkilön sairaus on yhden geenin aiheuttama.
Harvinaiset yhden geenin aiheuttamat diabetesmuodot ovat Otonkosken mukaan arvokkaita malleja, joista voidaan oppia paljon. Niiden tutkiminen on välttämätöntä, jotta ryhmä voi siirtyä tutkimaan yleisempien diabetesmuotojen syntymekanismeja.
– Tutkimme, mitä yhden geenin mutaatio aiheuttaa laboratoriossa tuotetulle solulle. Voimme nähdä sairauden synnyn kokeellisessa mallissa: beetasolut kuolevat tai muuttuvat virheellisesti toimiviksi. Olemme myös pystyneet korjaamaan virheen siten, että korjatut solut toimivat normaalisti, Otonkoski luettelee.
Seuraava looginen vaihe olisi se, että korjatut solut saataisiin siirrettyä potilaisiin.
– Se ei onnistu meidän lähestymistavallamme. Turvallisuuteen liittyy vielä paljon haasteita, Otonkoski toteaa.
Ennen kuin uudelleenohjelmoitujen solujen käyttöön perustuvia hoitoja voidaan suunnitella, pitää varmistaa näiden solujen geneettinen normaalius. Jatkuvasti kehittyvät menetelmät tekevät tämän tulevaisuudessa toivottavasti mahdolliseksi.
Tavoitteena uudet lääkehoidot
Otonkosken tutkimusryhmän tavoite ei ole kehittää solunsiirtohoitoja, vaan tehdä parempia sairausmekanismien kokeellisia malleja: miten beetasolu kehittyy, toimii ja vaurioituu geneettisten mekanismien kautta.
– Solunsiirto tuskin tulee olemaan potilaan kannalta merkittävintä, vaan ne uudet lääkehoidot, joita kokeellisten mallien avulla voidaan kehittää, Otonkoski arvioi.
Uudet lääkkeet voivat liittyä esimerkiksi beetasolujen säilyttämiseen tai niiden toiminnan elvyttämiseen.
– Tyypin 1 diabeteksessa tärkeintä olisi oppia ehkäisemään beetasolujen tuhoutuminen. Jokin ympäristötekijä laukaisee geneettisen alttiuden ja käynnistää solujen autoimmuunituhon. Jos elimistön immuunijärjestelmä saataisiin pysymään kurissa, beetasoluja kyettäisiin lisäämään.
Diabeteksen hoidon tulevaisuus näyttää professorista valoisalta. Uudet teknologiat ovat tarjonneet mullistavan mahdollisuuden tutkia oikeita potilassoluja. Aiempi tietämys on perustunut eläimillä, lähinnä hiirillä, tehtyihin tutkimuksiin.
– Kun katsoo taaksepäin, näkee miten paljon on tapahtunut. Ei ole syytä olettaa, että kehitys pysähtyisi.
– Korkeatasoinen perustutkimus on erittäin tärkeää. Uusia oivalluksia ja luovia ongelmanratkaisuja syntyy tieteellisesti korkeatasoisen perustutkimuksen ja soveltavan tutkimuksen vuoropuhelusta. Sitä kautta voidaan kehittää uusia keksintöjä, jotka auttavat potilasta, Otonkoski summaa.
Suurapurahan saaja ja lastenlääkäri
Professori Timo Otonkosken tutkimus ”Potilaslähtöiset iPS-solut: Diabetestutkimuksen uusi työkalu” sai vuonna 2015 Diabetestutkimussäätiön kaksivuotisen, 100 000 euron suurapurahan. Apuraha kattaa noin viidesosan ison tutkimushankkeen kuluista.
Vuodesta 1983 lähtien diabetesta tutkinut Otonkoski toimii kantasolututkimuksen professorina Helsingin yliopiston lääketieteellisessä tiedekunnassa ja tekee päätyötään tutkimuksessa.
Otonkosken tutkimusryhmään kuuluu 15 henkilöä, joista viisi työskentelee kokopäiväisesti diabetekseen liittyvässä hankkeessa. Ryhmä työskentelee tutkimus- ja opetuskeskus Biomedicumissa. Otonkoski on ryhmän ainoa lääkäri, muut jäsenet ovat biologeja.
Otonkoski on lastentautien ja lasten endokrinologian erikoislääkäri. Hänellä on sivuvirka Lastenklinikalla, jossa hän hoitaa potilaita kerran viikossa.
