Alkion kantasolut

 

Yksilönkehitys lähtee liikkeelle hedelmöittyneestä munasolusta, joka jakaantuessaan muodostaa alkion. Osa varhaisalkion soluista kehittyy uudeksi yksilöksi ja osa muodostaa istukan ja muut sikiön ulkopuoliset kudokset. Nämä varhaisalkion solut, jotka kehittyvät uudeksi ihmiseksi, ovat pluripotentteja eli erittäin monikykyisiä kantasoluja. Pluripotentit alkion kantasolut (engl. Embryonic stem cell, ES-cell) pystyvät siis tuottamaan kaikkia noin 200 elimistössä tarvittavaa solutyyppiä.

Kehittyessään kohti toiminnallisia soluja ja kudoksia solujen muovautuvuus vähenee ja niiden kohtalo sinetöityy. Viikon ikäisessä alkiossa on enää monikykyisiä soluja, jotka pystyvät erilaistumaan vain tiettyyn suuntaan. Kudokset rakentuvat lopulta tällaisten monikykyisten, multipotenttien, kantasolujen toimesta. Monikykyisiä kantasoluja löytyy myös kaikista aikuisen kudoksista, joissa ne vastaavat läpi elämän kestävästä kudosten uusiutumisesta kullekin kudokselle tyypillisellä tavalla. 

 

 

Alkion kantasolut, jotka muodostavat uuden yksilön, sijaitsevat muutaman päivän ikäisen alkion, niin sanotun alkiorakkulan (engl. blastocyst), sisäsolumassassa. Ihmisen alkion kantasoluja on osattu kasvattaa noin 25 vuoden ajan hedelmöityshoidoista ylijääneistä varhaisalkioista. Alkion kantasolut ovat pluripotentteja eli erittäin monikykyisiä, ja pystyvät erilaistumaan kaikiksi elimistön solutyypeiksi.

Laboratoriossa alkion kantasoluja pystytään kasvattamaan teoriassa ikuisesti ja niitä pystytään erilaistamaan toiminnallisiksi soluiksi, esimerkiksi hermosoluksi tai suolen soluiksi. Tämä perustuu siihen, että niitä ohjataan vaiheittain eteenpäin pyrkien matkimaan niitä tapahtumia, jotka normaalin sikiökehityksen aikana tapahtuvat. Kun solujen sisäänrakennetut ohjelmistot saadaan käynnistettyä, tuloksena on hyvin paljon oikeita kudossoluja muistuttavia soluja.

 

Hedelmöittynyt munasolu on totipotentti eli kaikkikykyinen, kantasolu, josta muodostuu sekä sikiön ulkopuoliset kudokset, kuten istukka, että itse uusi yksilö. Alkiorakkulan sisäsolumassan kantasolut ovat pluripotentteja eli erittäin monikykyisiä, ja pystyvät erilaistumaan kaikiksi elimistön solutyypeiksi. Yksilönkehityksen aikana varhaisalkion pluripotenteista kantasoluista muodostuu enemmän erilaistuneita monikykyisiä eli multipotentteja kantasoluja. Ne kykenevät tuottamaan esimerkiksi vain yhden kudoksen toimintaan erilaistuneita soluja. Muun muassa luuytimessä sijaitsevat veren kantasolut sekä suolen kantasolut ovat monikykyisiä. Kantasolujen muovautuvuus vähenee sitä mukaan, kun erilaistuneisuus lisääntyy. Unipotentti eli yksikykyinen kantasolu voi erilaistua vain yhdeksi solutyypiksi.

Noin 15 vuoden ajan on osattu uudelleenohjelmoida erilaistuneita soluja takaisin pluripotenttiin tilaan. Näitä soluja kutsutaan indusoiduiksi pluripotenteiksi kantasoluiksi, iPS-soluiksi.