Nuorempi tutkija Ilkka Fagerlund tekee työkseen sellaista, mitä ei moni tee. Hän valmistaa laboratoriossa aivo-organoideja – eräänlaisia miniaivoja, joita voidaan käyttää aivosairauksien tutkimiseen.
Muutama vuosi sitten keksityllä tekniikalla ihmisen kantasolut voidaan ohjata muodostamaan aivoja muistuttavia kolmiulotteisia rakenteita, joissa on lähes kaikkia oikeiden aivojen solutyyppejä. Fagerlundin väitöstutkimuksen tavoitteena on liittää mukaan puuttuvat solut, mikrogliat, jotka tekisivät aivo-organoideista paremmin soveltuvia muun muassa Alzheimerin taudin tutkimukseen.
A.I. Virtanen -instituutissa apulaisprofessori Tarja Malmin ryhmässä työskentelevä Fagerlund valmistaa aivo-organoideja Alzheimer-potilailta ja terveeltä verrokilta saaduista soluista.
– Ilo on siinä, että näin organoideissa ovat mukana myös tautigeenit.
Luovutetut ihosolut uudelleenohjelmoidaan kantasoluiksi. Ne ohjataan muodostamaan ryppäitä, joihin muodostuu kolme alkiokerrosta. Aivot muodostuvat elävässäkin elämässä uloimmasta alkiokerroksesta, joten soluryppäät laitetaan kasvuliuokseen, joka edistää tätä kehitystä ja pysäyttää muiden alkiokerrosten kasvun.
– Jokainen organoidi pedataan pieneen pisaraan proteiinigeeliä. Se toimii tukiympäristönä, jossa organoidin rakenne lähtee muodostumaan. Kasvua tuetaan myös pitämällä organoideja pyörivässä liikkeessä.
Aivo-organoideissa ovat mukana myös tautigeenit.
Ilkka Fagerlund
Nuorempi tutkija
Aivo-organoidit kasvavat läpimitaltaan korkeintaan viiden millimetrin kokoisiksi, koska niissä ei ole verisuonia.
– Ne ovat myös kaikki keskenään erilaisia, koska ne saavat kehittyä luonnollisesti – jos niin voi tässä yhteydessä sanoa. Solut tuottavat itse kehitystä ohjaavat kasvutekijät, ja niiden välinen vuorovaikutus vaikuttaa lopputulokseen.
Esimerkiksi aivokammiota muistuttavia kehityskeskuksia on eri organoideissa vaihteleva määrä, jopa kymmeniä. Osaan ilmaantuu valoon reagoivia pisteitä – villin kuuloista, mutta selittyy aivojen ja silmien yhteisillä kehitysvaiheilla.
Aivojen immuunisoluja eli mikrogliasoluja aivo-organoideissa ei ole, koska niitä ei muodostu uloimmasta alkiokerroksesta.
– Alzheimerin taudissa mikrogliojen toiminta häiriintyy, joten sitä olisi tärkeää päästä tutkimaan myös aivo-organoideilla.
– Olemmekin jo onnistuneet viemään aivo-organoideihin kantasoluista erilaistettuja mikroglioja. Niiden määrä pitäisi vielä saada sopivaksi suhteessa hermosoluihin, että tilanne muistuttaisi enemmän potilaan aivoja.
Ennen väitöskirjapestiä Ilkka Fagerlund ehti työskennellä niin virusten, lahottajasienten kuin teollisten entsyymienkin parissa.
Fagerlund uskoo, että aivo-organoideille on tutkimuksessa vielä paljon käyttöä, varsinkin jos niistä saadaan tulevaisuudessa tasalaatuisempia.
– Maailmalla niillä on tutkittu varsinkin aivojen kehityksen häiriöitä ja esimerkiksi zikaviruksen vaikutusta.
Biotekniikasta maisterintutkinnon suorittanut Fagerlund ehti työskennellä niin virusten, lahottajasienten kuin teollisten entsyymienkin parissa, ennen kuin väitöskirjapesti aivotutkimuksen parissa osui kohdalle.
– Olen tarttunut kiinnostaviin tilaisuuksiin ja pyrkinyt omaksumaan monipuolisesti eri tekniikoita. Tässä työssä ajankohtaisiin menetelmiin yhdistyy vielä tärkeä aihepiiri.
Oppia menetelmään Fagerlund sai professori Jari Koistinahon tutkimusryhmästä, jonka kautta järjestyivät myös tutkimuksessa käytettävät potilaiden solut. Tutkimusprojekti liittyy Suomen akatemian kärkihankkeeseen, jonka yhtenä tavoitteena on kehittää kantasoluihin perustuvia tautimalleja.
Julkaistu Saima-lehdessä 2/2018