Uudet ihmisperäiset soluviljelymallit auttavat ymmärtämään aivojen tulehdustilaa MS-taudissa
MS-taudin oireiden taustalla vaikuttavat hermorappeuma ja tulehdus, mutta niiden monimutkaisia mekanismeja ymmärretään huonosti. Jotta keskushermostossa kytevään tulehdustilaan löydettäisiin oikeat hoitomuodot, on ymmärrettävä siellä tulehdusreaktioiden säätelijöinä toimivia hermotukisoluja eli astrosyyttejä ja mikroglioja. Tällä hetkellä näiden solutyyppien käyttäytymisestä ja vuorovaikutuksesta MS-taudissa tiedetään vain vähän.
Dosentti Sanna Hagmanin ryhmän tuoreet, merkittävissä alan lehdissä julkaistut tutkimustulokset paikkaavat tätä aukkoa. Ryhmä tutki MS-taudin kaltaista tulehdustilaa ihmisperäisillä solumalleilla ja osoitti, että mikrogliat ovat tulehduksellisesti aktiivisempia MS-taudissa. Tämä on merkittävä tieto uusien hoitomuotojen kehittämisen kannalta.
Väitöskirjatutkija Iisa Tujula kollegoineen tarkasteli mikrogliojen ja astrosyyttien vuorovaikutusta tulehdustilassa. He hyödynsivät kudossirua, jonka kammioiden ja kanavien avulla voidaan luoda erilaisia tulehdusympäristöjä ja kontrolloituja vuorovaikutuksia tutkittaville soluille. Tutkijat osoittivat, että astrosyyttien ja mikrogliojen välinen vuorovaikutus on keskeisessä roolissa aivojen tulehdustilan säätelyssä.
– Tutkimuksen tulokset näyttivät, että mikrogliojen ja astrosyyttien välillä vallitsee dynaaminen vuorovaikutussuhde. Solut säätelevät toistensa tulehduksellista aktivaatiota ja toimintaa tuottamalla tulehduksellisia molekyylejä. Tämän solujen välisen kommunikaation ymmärtäminen voi osoittautua tärkeäksi MS-taudin hoitomuotojen kehityksessä, Tujula sanoo.
Tutkijatohtori Tanja Hyvärinen ja väitöskirjatutkija Johanna Tilvis puolestaan hyödynsivät tutkimuksessaan MS-tautipotilaista eristettyjä verisoluja. He uudelleenohjelmoivat nämä verisolut iPS-teknologian avulla kantasoluiksi, jotka ohjattiin erilaistumaan mikrogliasoluiksi. He havaitsivat, että mikroglioilla, jotka olivat peräisin MS-potilasta, oli korostunut tulehduksellinen ilmiasu verrattuna terveiden henkilöiden vastaaviin soluihin.
– Potilaista erilaistetut mikrogliasolut muistuttavat MS-taudin tulehduspesäkkeistä löytyviä mikroglioja ja ne ilmentävät enemmän tulehdukseen liittyviä geenejä kuin terveet verrokkisolut. Löydös viittaa siihen, että MS-potilaiden mikrogliat voivat olla alttiimpia tulehdukselle, mikä voi vaikuttaa sairauden kulkuun, Hyvärinen kertoo.
Tehokkuutta ja työkaluja hoitojen kehitykseen
Perinteiset keskushermoston tutkimusmenetelmät perustuvat pitkälti eläinmalleihin. Niistä saadaan paljon arvokasta tutkimustietoa, mutta niihin perustuvilla hoitomuodoilla on ihmisten ja eläinten välisten erojen takia suuri epäonnistumisprosentti kliinisen tason kokeissa. Ihmissoluihin perustuvat soluviljelymallit, niin sanotut in vitro -mallit, ovatkin tärkeä lisä eläinmallien rinnalle. Ne pystyvät osin myös korvaamaan eläinmallien käytön tutkimuksessa.
Neuroimmunologian ryhmä on kehitellyt MS-taudin ihmissolumalleja kansallisten ja kansainvälisten yhteistyökumppaneiden kanssa. Ryhmä on onnistunut tuottamaan potilasperäisiä kantasolulinjoja sekä erilaistamaan niitä halutuiksi solutyypeiksi.
Tutkimusryhmä tekee myös tiivistä yhteistyötä organ-on-chip- eli kudosmallinnusteknologioihin keskittyvien ryhmien kanssa. Lähimmät kumppanit löytyvät oman yliopiston sisältä. Esimerkiksi Tujulan tutkimuksessa käytetty kudossiru on professori Pasi Kallion ja dosentti Susanna Narkilahden johtamien tutkimusryhmien kehittämä.
Neuroimmunologian tutkimusryhmän pitkäaikainen tavoite on kehittää ja käyttää tutkimuksessaan soluviljelymalleja, jotka ovat fysiologisesti merkityksellisempiä MS-tautia jäljittelevissä tulehdusympäristöissä. Lopullisena tavoitteena on muuntaa nämä löydökset uusiksi tutkimustyökaluiksi, jotka auttavat kehittämään hoitoja MS-tautiin.
Iisa Tujulan Modeling neuroinflammatory interactions between microglia and astrocytes in a human iPSC-based coculture platform -tutkimus on julkaistu Cell Communication and Signaling -lehdessä. Tutustu artikkeliin
Tanja Hyvärisen Microglia from patients with multiple sclerosis display a cell-autonomous immune activation state -tutkimus on julkaistu Journal of Neuroinflammation -lehdessä. Tutustu artikkeliin
Tutkimusten pääasiallisena rahoittajana toimi Suomen Akatemia.
