IHMISGENETIIKKAA JA NYKYLÄÄKETIETEEN MUITA UUSIA TEKNIIKOITA KÄSITTELEVÄ VÄLIAIKAINEN VALIOKUNTA. Carlos Alonso Bedate

Transkriptio

1 IHMISGENETIIKKAA JA NYKYLÄÄKETIETEEN MUITA UUSIA TEKNIIKOITA KÄSITTELEVÄ VÄLIAIKAINEN VALIOKUNTA KUULEMISTILAISUUS 26. huhtikuuta 2001 Carlos Alonso Bedate Akateeminen ansioluettelo Filosofian kandidaatti Alcalá de Henaresin katolinen yliopisto (Universidad Pontificia Alcalá de Henares), Espanja 1960 Teologian kandidaatti Granadan katolinen tiedekunta (Facultad Pontificia de Granada), Espanja 1966 Genetekniikan maisteri Kalifornian yliopisto, Davis, Yhdysvallat 1969 Biologisten tieteiden kandidaatti Granadan yliopisto, Espanja 1973 Biologisten tieteiden tohtori Granadan yliopisto, Espanja 1974 Biologisten tieteiden tohtori Nijmegenin yliopisto, Alankomaat Tutkijaprofessori, CSIC, Molekyylibiologian keskus. Osoite: Postiosoite: Centro de Biología Molecular Facultad de Ciencias Universidad Autónoma de Madrid MADRID, ESPANJA Puh.: Sähköpostiosoite: Madridin autonomisen yliopiston kunniaprofessori, Madrid, Espanja Kansainvälinen valvoja "Vaccination trial against malaria Tansania" (CSIC Espanja MRI (Sveitsi) WHO) Tieteellisten tutkimusten pääneuvoston (CSIC, Consejo Superior de investigaciones científicas) bioetiikkakomitean puheenjohtaja CSIC:n bioetiikkakomitean varapuheenjohtaja Osallistumisia kansallisiin hankkeisiin 24 Osallistumisia teollisiin hankkeisiin 4 Ohjattuja tohtorinväitöskirjoja 19 Kirjoituksia 16 Kansainvälisiä töitä 125 Patentit 1. Carlos Alonso, José María Requena, Manuel Carlos López Método de diagnóstico y clasificación de especies de Trypanosoma cruci (Trypanosoma cruci -lajien diagnoosi- ja luokittelumenetelmä) Haltija: CSIC Nro DV\437357FI.doc

2 2. Carlos Alonso, José María Requena, Manuel Soto Gen Quimérico para el diagnóstico de Leishmaniasis y proteína asociada (Kimeerinen geeni leishmaniaasin ja siihen liittyvän proteiinin diagnoosissa) Nro P Haltija: Laboratorios Leti * * * Genetiikka ja lääketiede Alkioita ja kloonausta käsittelevät tutkimukset (tieteelliset, lääketieteelliset, eettiset, oikeudelliset ja psykologiset näkökohdat; hoitotavoitteinen kloonaus totipotenttien kantasolujen tuottamiseksi, muut kantasolulähteet, siirrännäiselimet ja -kudokset, kudos- ja elintekniikka). Solut eriytyvät morfologisten ja molekyylisten tilojen asteittaisen sekvensoitumisen kautta. Nämä tilat johtuvat sekvenssin perimän muodostamien geenien erilaisista ilmenemismuodoista. Vaikka solueriytymisen ja määrittymisen tilat johtuvatkin pääasiassa näistä eriytyneen transkription tiloista, etenkään alkiosolujen dynaamiset ominaisuudet eivät välttämättä liity tähän eriytyneeseen ilmenemismuotoon, koska voi olla olemassa markkereita, jotka saattavat vaikuttaa prosessiin ja kääntää sen kulkusuunnan. Näiden erityisominaisuuksien tapauksessa voidaan erottaa toisistaan etenkin alkiosolut ja jo eriytyneet solut. Alkioissa on useita näitä markkereita sisältäviä järjestelmiä, joiden seurauksena alkiosolujen eriytymisen tilat ovat erilaisia. Determinantit voivat olla topologisia (sytoplasman sijainti), kromosomeista johtuvia (muutokset) ja molekyylisiä (induktorit). Alkiosolut jakautuvat yleensä kehityksen alkuvaiheissa ilman, että ne kasvavat, ja siten tytärsolut saavat tietyn osan munasolusta ja sen mukana erityisen ja määrätyn topologisen tiedon. Siten jos sytoplasman sijaintia säätelevä tai määräävä tieto sijaitsee varhaisalkiossa tietyllä alueella, tämä markkeri periytyy aina kun on olemassa mekanismi, joka luo blastomeerien välisen määrityssuhteen. Samalla tavoin voidaan puhua muuntotiloista, joita tapahtuu kromosomeissa säätelevien markkereiden tai solujen epigeneesin seurauksena. Toinen markkeri, joka ei välttämättä liity geenien eriytyneeseen ilmenemismuotoon ja joka voi aiheuttaa erilaisia eriytymisen ja kehittymisen tiloja, on induktoivien markkereiden aikaansaama markkeri, joita erittää yksi solu tai toisiinsa liittynyt soluryhmä. Aikuisen organismin solujen kaikki solut eivät ole eriytyneet, vaan organismissa on pääasiassa kolmenlaisia soluja. Aikuisessa organismissa on lihas- tai hermosolujen kaltaisia soluryhmiä, jotka eivät pysty jakautumaan. Toinen soluryhmä ovat solut, jotka lisääntyvät vain siinä tapauksessa, jos organismi, jossa ne sijaitsevat, jostain syystä vaurioituu tai jos soluihin suunnataan erityisiä stimulantteja. Lopuksi on olemassa soluja, jotka lisääntyvät jatkuvasti emosoluryhmistä tai eriytymättömistä kantasoluista tai soluista, jotka eivät ole lopullisesti eriytyneet. Kantasolu on eriytymätön solu, joka voi jakautua ja kehittyä vähintään yhdentyyppiseksi eriytyneeksi soluksi. Voidaan erottaa toisistaan alkiokantasolut ja somaattiset kantasolut. Ensimmäiset solut ovat täysin totipotentteja, koska ne voivat eriytymättöminä soluina kehittyä miksi tahansa solutyypeiksi. Kun puhutaan somaattisista kantasoluista, olisi puhuttava määrätyistä, mutta eriytymättömistä soluista (esimerkiksi luuytimen alkeistukikudoksen multipotentit solut, joista voi kehittyä munasolu tai rustokudosta). Näiden väliin voidaan sijoittaa rajalliset kantasolut tai emosolut, joiden lisääntymiskyky on rajallinen ja jotka ovat kehittyneet multipotentista kantasolusta, joka ei vielä kuitenkaan ole eriytynyt. Nämä solut voivat kehittyä erilaisiksi soluiksi, joilla on kuitenkin sama solukudos, kuten hermosoluja ja gliasoluja tuottavaksi soluksi. 2/5 DV\437357FI.doc

3 Kantasolujen perusominaisuus on, että ne ovat eriytymättömiä soluja, jotka pystyvät uusiutumaan ja tuottamaan pitkälle eriytyneitä soluja. Tämä merkitsee sitä, että ne voivat kehittyä konkreettisiksi solutyypeiksi tai tytärsoluiksi, joilla on samat ominaisuudet (uusiutuminen ja eriytyminen). Nämä solut voivat jakautua epäsymmetrisesti: kussakin solunjakautumisessa saadaan yksi emosolu ja samanlainen kantasolu kuin solu, josta se on peräisin. Näin ei näytä olevan nisäkkäillä, joilla näyttää olevan todennäköisempää, että jakautumiset ovat symmetrisiä, ja että määrätyssä vaiheessa solut uusiutuvat ja toisessa taas eriytyvät. Näiden solujen toinen ominaisuus on, että ne jakautuvat yleensä hitaasti tai harvoin, kuten näyttää tapahtuvan ihon (1) ja luuytimen (2) solujen tapauksessa. Toiset solutyypit jakautuvat nopeasti, kuten suolisto-onteloiden kantasolut, jotka jakautuvat noin joka 12:s tunti. Tieteen nykyvaiheessa ei enää voida sanoa, että pluripotentteja kantasoluja olisi vain yhdessä tai muutamassa kudoksessa; niitä on todennäköisesti kaikissa kudoksissa, ja ne näyttävät olevan eriytyneiden ja erikoistuneiden kudossolujen erillinen lähde eli kudoksen sisäistä tasapainoa ylläpitävä tekijä. Tällä alueella saavutetut merkittävät edistysaskeleet eivät ole seurausta vain näiden solujen määrittämisestä, vaan myös niiden kloonauksesta, (geneettisesti identtisestä) jäljentämisestä, niiden säilyttämisestä ja kyvystä kääntää tai muuttaa määritysprosessia, joka niillä oli alkuperäisessä kudoksessa. Tämän mallin mukaisesti voitaisiin osoittaa kantasolujen pluripotenttinen kyky. Tulevaisuuden lääketiede riippuukin siitä, pystytäänkö nämä prosessit toteuttamaan käytännössä. Solujen muokkaustulokset osoittavat, että yksittäiset varhaisaivosolut pystyvät kehittymään aivoissa monilinjaisiksi soluiksi. Siksi solurakenteen merkitys, joka määrittää istutettujen solujen muodon esimerkiksi aivoissa, osoittaa, että ympäristön paikallisilla markkereilla on ratkaiseva asema varhaissoluryhmien eriytymisessä. Lisäksi aktiivisen kudosgeneesin alueilla sijaitsevien varhaissolujen voimakas muokkauskyky viittaa siihen, että varhaisalkioiden potentiaalinen kehitys voi olla hyvin nopeaa, jos ne altistetaan asianmukaisille ympäristön markkereille. Tämä on vahvistettu tutkimuksessa, jonka tarkoituksena oli määrittää alkion keskushermostoon istutettujen varhaisaivosolujen kohtalo. Vielä ei ole selvää, ohjautuvatko kantasolujen tilan päättyminen ja eriytymisen alkaminen nisäkkäissä toisistaan riippumatta. Eriytyminen voi olla tulosta mikroympäristöstä poistumisesta, joka säilyttää solun kantasoluna samalla kun taas toisaalta voi olla olemassa erityisiä markkereita, jotka edistävät eriytymistä ja siten poistumista tästä tilasta. Tutkimustulosten mukaan nämä kaksi mekanismia toimivat hermostossa. Kriittisiä näkökulmia kantasoluhoitoon Kantasolujen hoidollinen merkitys on kiistämätön. Kun kantasolujen eriytymismekanismit opitaan eristämään ja kun niitä opitaan kasvattamaan ja ohjaamaan rutiininomaisesti, solusiirteisiin on mahdollista saada kudosta niin alkion kantasoluista kuin aikuisistakin kantasoluista. Eristämällä aikuisia kantasoluja potilaasta ja ohjaamalla niiden eriytymistä koeputkessa olisi mahdollista saada aikaan kudoksia, joilla voitaisiin korjata soluryhmiä ilman vaaraa hylkimisreaktiosta. Mikäli käytettäisiin alkion kantasoluja, voitaisiin saada aikaan niiden muuttuminen emosoluiksi. Varhaissoluja voitaisiin istuttaa suuri määrä ja ne korvaisivat vahingoittuneet solutyypit. Vaikka näitä hoitomuotovaihtoehtoja olisi pidettävä teoriassa mahdollisina, niillä on lukuisia haittoja: DV\437357FI.doc 3/5

4 Jotkin kantasolut muuttuisivat istutettaessa teratoomiksi (kasvaimiksi, joilla säilyy kyky erilaistumiseen), kuten on todettu tapahtuvan hiirillä. Siksi ei ole mitään syytä epäillä, etteikö sama voisi tapahtua ihmisissä. Multi-, pluri-, ja totipotenttien solujen hankkiminen aikuisista kudoksista, sikiön kudoksista, blastokystin sisäisen solumassan soluista, alkioista, kloonaamalla tumansiirrolla. Tieteellinen ongelma Kun ajatellaan koe-eläimistä saatujen tietojen soveltamista käytäntöön, suurin tieteellinen ongelma on, ettei jyrsijöiden koetuloksia voida soveltaa suoraan ihmisiin: ihmisten varhaissolut eroavat suuresti jyrsijöiden varhaissoluista, minkä vuoksi niitä on tutkittava erikseen. Hiiriä ei myöskään voida pitää täydellisenä mallina, sillä niiden elinikä on lyhyt eikä määrittymisen ja eriytymisen prosesseja voida näin ollen tutkia siinä mittakaavassa kuin ne tapahtuvat ihmisessä. Kaikki tutkimukset ja alkiokykyisten solujen kloonaaminen tumansiirrolla ovat osoittaneet, että organismissa on paljon multi- ja pluripotentteja soluja ja että määrittymisen ja eriytymisen prosessit eivät ole lopullisia vaan niitä voidaan muuttaa. Tämän vuoksi solujen muokkailtavuus on erittäin suuri. Tieteellisiä kysymyksiä on vielä lukematon määrä: Onko olemassa erityistä luovuttajasolutyyppiä? Minkälainen on somaattisten solujen uudelleenohjelmointimekanismi? Minkälainen mekanismi ohjaa tuman toimivuuden ja vastaanottavan soluliman synkronisointia? Minkälaiset markkerit aktivoivat vastamuodostuneen alkion? Minkälaiset markkerit ovat edellytyksenä tämäntyyppisen alkion kehityksen etenemiselle? Kantasolujen luomisen ja tunnistamisen sovellukset Induktiotekijöiden sekä määrittymisen ja eriytymisen välittäjäaineiden tunnistaminen Geenien toiminnan määrittyminen eriytymisprosessissa Välittäjäprosessien proteomiikka Lääkeaineiden löytäminen Soluterapia Tyypin VII mukopolysakkaridoosi Neurodegeneratiiviset sairaudet Varhaishermosolujen käyttäminen in situ Hematopoieettisen kudoksen hoito Tyypin 1 diabeteksen parantaminen. Eettiset kysymykset Alkiokantasoluja koskevat eettiset säännöt 4/5 DV\437357FI.doc

5 Erityisten solukantojen luominen laboratorioissa ei ole vielä mahdollista ja tällä hetkellä painitaan sen ongelman kanssa, että määrittymiseen ja eriytymiseen vaadittavia markkereita on vaikea löytää. Jotta tarvittavat tutkimukset voitaisiin tehdä, niissä on kuitenkin käytettävä tietynlaisia soluja, joita kutsutaan totipotenteiksi. Tämän vuoksi on ehdotettu, että laboratorioissa pitäisi luoda alkiosoluja totipotenttien solujen saamiseksi. Helpoimmin näitä soluja saataisiin hedelmöittämällä munasoluja siittiöillä. Eettinen ongelma on tässä tapauksessa se, että näillä soluilla täytyy katsoa olevan ihmisarvo ja mahdollisesti niitä olisi pidettävä yksilöinä, sillä jos ne laitettaisiin sopivaan ympäristöön, ne voisivat kehittyä ihmiseksi. Näin ollen näiden solujen käyttäminen vastaisi ihmisten käyttämistä kokeissa. Kun kerran ihmisiä ei voida käyttää uusien solukantojen luomiseen, ei myöskään alkiosolujen käyttö ole mahdollista. Tosiasiassa tämä ehdotus on nykyään kaikkein tavallisin. Minun näkökulmastani katsottuna ehdotuksen kantavana voimana ovat olleet tieteelliset paradigmat, jotka pätivät omana aikanaan. Olemme kuitenkin omaksuneet eräänlaisen elämän kulttuurin ja pelkäämme sellaisten biologisten elementtien tuhoamista, joista voisi syntyä ihminen. Kuitenkin argumenteilla, jotka tukivat olettamusta alkion tärkeästä informatiivisesta merkityksestä, on yhä vähemmän tieteellistä voimaa. DV\437357FI.doc 5/5