Väitös

Ihmisen kantasoluista kasvatettu hermoston solumalli muodostaa toiminnallisen verkoston

Tohtori
Kantasoluista johdetuilla hermosoluviljelmillä voidaan luoda ihmisperäisiä laboratoriomalleja, jotka täydentävät tai jopa korvaavat eläimillä tehtäviä tutkimuksia. Tanja Hyvärinen on väitöskirjatyössään kehittänyt solumallintamisen menetelmiä, joilla voidaan aikaansaada enemmän ihmisaivoja jäljitteleviä malleja niin aivojen kehityksen kuin aivosairauksien tutkimukseen ja lääkeainekehityksen edistämiseen.

Neurotieteen tutkimusalalta puuttuvat edustavat ihmisperäiset laboratoriomallit. Eläinmalleilla tehtävillä kokeilla taas ei täysin pystytä toistamaan ihmisen taudinkuvaa lajien välisten biologisten erojen takia. Tämä kannustaa uusien lähestymistapojen, kuten ihmisen kantasoluista johdettujen hermosolujen hyödyntämistä tutkimuksen työvälineenä.

– Aivoissa hermosolujen viestintä perustuu niiden sähköiseen verkostoitumiseen. Ihmisen kantasoluista kasvatettujen hermosolujen kypsyminen maljalla on ollut haaste, joka rajoittaa sähköisen aktiivisuuden esiintymistä ja muodostuvien hermoverkkojen tutkimista, Hyvärinen toteaa.

Väitöskirjassa hermosolujen erilaistusolosuhteilla huomattiin olevan merkittävä vaikutus hermosolujen viestinnässä havaittuun kypsän aktiivisuustyypin esiintymiseen. Kehitystyön ansiosta ihmisen kantasoluista johdetut hermoverkot osoittivat samankaltaista ajallista ja vaiheittaista toiminnallisuuden kehitystä kuin vastaavat jyrsijöistä eristetyt hermosoluverkot, joita pidetään tällä hetkellä verkostomittausten standardimallina. Sähköisen aktiivisuuden muodoissa havaittiin kuitenkin myös huomattavia eroavaisuuksia ihmis- ja jyrsijäverkostojen välillä, minkä perusteella voidaan ajatella, että paljon käytetyt jyrsijämallit eivät kuvasta riittävän hyvin ihmisen hermoverkoston kehitystä ja toimintaa.

– Kantasolututkimus on alana melko uusi, mutta menetelmät ovat edistyneet nopeasti ja yhä monimutkaisempia solumalleja pystytään kehittämään hermoston tutkimiseksi, Hyvärinen kertoo.

Väitöskirjatyön tavoitteena oli luoda useammasta hermoston solutyypistä koostuva laboratoriomalli solujen välisten vuorovaikutusten tutkimiseksi. Tutkimuksessa kehitetyt kontrolloidut yhteisviljelmät hermosolujen ja astrosyyttien eli hermotukisolujen välillä tarjoavat toimivan alustan esimerkiksi hermoston sairauksien tutkimukseen.

– Kehittämällä parempia soluviljelytekniikoita ja -ympäristöjä voidaan laboratoriomalleilla päästä lähemmäksi rakenteen ja toiminnan osalta mallinnettavaa kudosta eli aivoja. Lopullisena tavoitteena on hermoston kehityksen ja sairauksien mallintaminen sekä uusien lääkeaineiden seulonta.

Tanja Hyvärinen on kotoisin Hämeenlinnasta ja työskentelee tällä hetkellä Helsingin yliopistossa, jossa kehitetään kantasolumalleja hermoston rappeumasairauksiin ja uusien lääkeainekandidaattien tutkimukseen.

Filosofian maisteri Tanja Hyvärisen solu- ja kudosteknologian alaan kuuluva väitöskirja Building Neural in vitro Models with Human Pluripotent Stem Cells – Neuronal Functionality and the Role of Astrocytes in the Networks tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston lääketieteen ja terveysteknologian tiedekunnassa perjantaina 6.3.2020 klo 12 alkaen Pinni B -rakennuksen auditoriossa 1096, Kanslerinrinne 1. Vastaväittäjänä toimii professori Ellen Fritsche Düsseldorfin yliopistosta. Kustoksena toimii dosentti Susanna Narkilahti lääketieteen ja terveysteknologian tiedekunnasta.

Väitöskirjaan voi tutustua osoitteessa http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-03-1455-2