Tüvirakust kasvab ime

Laupäeval, 15. oktoobril pidas Los Angelese Eesti Majas ettekande rakubioloogiast ja tüvirakkudest dr. Tõnis Org.

Tõnis lõpetas Tartu Ülikooli bioloogia- geograafiateaduskonna geenitehnoloogia erialal 2002. a. selle eriala esimeses lennus ja kaitses 2010.a. Tartu Ülikooli arstiteaduskonnas doktoritöö immunoloogilise tolerantsi tekkimisest.  Praegu on ta järeldoktor Kalifornia Ülikoolis Los Angeleses, Molekulaar-, raku- ja arengubioloogia osakonnas, kus ta uurib vere tüvirakkude arengut. Los Angelese Eesti Majja kogunenud suurearvulisele kuulajaskonnale rääkis Tõnis sellest, mis tüvirakud on, kuidas nad tekivad ja kuidas neid erinevate haiguste ravimiseks kasutatakse.

Kõik elusorganismid on üles ehitatud rakkudest. Rakud on väikseimaid autonoomsed üksused, mis on on võimelised iseseisvalt funktsioneerima ja koos moodustavad nad erinevaid kudesid ja organeid, mis omakorda tagavad terve organismi funktsioneerimise. Tüvirakke eristab teistest rakkudest see, et jagunemise teel paljunedes võivad nad tekitada endasarnaste rakkude kõrval ka endast erinevaid, koespetsiifilisi rakke ning seetõttu on neid võimalik kasutada haiguse läbi kahjustatuid kudede ja elundite taastamiseks.

Tüvirakke, mis võivad jagunedes tekitada ükskõik millise teist tüüpi raku vastavas organismis nimetatakse pluripotentseteks. Inimese kehas on üle 220 erineva rakuliigi, seega võivad inimese pluripotentsed tüvirakud muutuda enam kui 220-ks erinevat tüüpi rakuks. Vastavalt sellele kuidas pluripotentseid rakke saadakse eristatakse omakorda embrüonaalseid tüvirakke ja indutseeritud pluripotentseid tüvirakke.

Embrüonaalsed tüvirakud saadakse viljastatud embrüost. Kuigi enamasti kasutatakse selleks kehavälisel viljastamisel ülejäänud rakke (viljastatakse mitu rakku, emakasse sisestatakse vaid üks), on siiski tegemist eetilise probleemiga, sest uute tüvirakkude saamiseks kasutatakse embrüosid, millel on potentsiaal areneda inimeseks ning kriitika sellise protseduuri vastu on sarnane abordivastasele kriitikale.

Teine probleem embrüonaalsete tüvirakkude kasutamisel rakuteraapias on immunoloogiline. Inimese immuunsüsteem on välja kujunenud kaitsmaks organismi erinevate patogeenide (bakterid, viirused) eest. Et seda efektiivselt teha oskab immuunsüsteem eristada oma võõrast ja kõik organismi sattunud kehavälised objektid hävitatakse. Kuna embrüonaalsed tüvirakud ei pärine inidiviidist keda ravida püütakse, asub patsiendi imuunsüsteem kehase sattunud võõraste rakkude vastu võitlema. Samasuguse väljakutsega peavad arstid seisma vastakuti erinevate organite siirdamisel. Seetõttu püütaksegi leida patsiendiga võimalikult sarnane doonor ja operatsiooni järgselt surutakse imunnsüsteem alla.

Immunoloogilise sobivuse probleemi lahenduseks on väljatöötamisel “ümberprogrammeerimise” põhimõttel toimiv terapeutiline kloonimine:  viljastatud munarakust eemaldatakse rakutuum koos DNA ehk geneetilise materjaliga ning inimeselt, keda tüvirakkudega soovitakse ravida võetakse mõni teine, tavaline rakk (näiteks naharakk), millest võetakse välja rakutuum ja pannakse see munaraku tuuma asemele. Nii on võimalik saada tüvirakke, mille geneetiline informatsioon pärineb patsiendilt ja seega pole karte immunoloogilist sobimatust. Inimeste puhul kloonimisprotsess veel päris hästi ei tööta, sest sel viisil tekitatud rakud ei ole seni hakanud edasi paljunema, küll aga on edukalt kloonitud teisi imetajaid nagu näiteks lammas, hiir, kass.

Et seesugune kloonimine ei lahenda siiski ülalmainitud eetilist probleemi, siis on teadlased välja tulnud meetodiga, kuidas juba lõplikult differentseerunud rakke tagasi tüvirakusarnaseks muuta. Patsiendilt eraldatake diferentseerunud keharakk (näiteks naharakk, vererakk või närvirakk) ning selles pannakse tööle teatud geenid, mis muudavad raku tagasi pluripotentseks. Sellisel teel saadud tüvirakke kutsutakse indutseeritud pluripotentseteks tüvirakkudeks ja kuna selliseid rakke on võimalik saada patsiendilt endalt on lahendatud ka probleem immunoloogilise sobivusega. Probleemiks antud juhul see et meetodid, mida kautatakse tüvirakuks tagasiprogrameerimiseks vajalike geenide töölepanemiseks on potentsiaalselt onkogeensed, ehk võivad põhjustada vähki.

Täiskavanud organismis pluripotentseid tüvirakke ei leidu, küll aga on seal olemas koespetsiifilised tüvirakud. Sellised tüvirakud ei ole võimelised jagunema mistahes teist tüüpi rakkudeks, vaid ainult teatud kindlat tüüpi rakkudeks. Nii näiteks on vere tüvirakud vajalikud valgetele ja punastele vererakkude uuendamiseks ja nahas leiduvad tüvirakud uuendavad  erinevaid naharakke. Koespetsiifilisi tüvirakke saab seetõttu kasutada ainult koespetsiifiliste haiguste raviks.

Põhjalikumalt on koespetsiifilistest tüvirakkudest seni uuritud just vere tüvirakke. Täiskasvanud inimesel asuvad veretüvirakud luuüdis ja neid on võimalik eraldada ja erinevate verehaiguste nagu aneemiad, leukeemiad ravis kasutada.
Vere tüvirakke on võimalik saada ka nahaväädi verest peale lapse sündimist. Kuigi sellisel moel on vere tüvirakke lihtne koguda ja puuduvad keerulised eetilised probleemid, on protsessi puuduseks see, et antud meetodiga saab tüvirakke koguda vaid üks kord inimese elus ja samas on tüvirakke nii piiratud koguses, et neist piisab vaid imikute ja väikelaste (verehaiguste) raviks. Lisaks on väikelastel tekkinud verehaigused enamasti geneetilise taustaga ja seetõttu on nabaväädi verest saadud tüvirakkudel samad geneetilised puudused mis lapsel selle haiguse põhjustasid.

Mainitud piiranguid tuleks silmas pidada nabaväädi vere paljureklaamitud verepankadesse hoiustamisel, aga pikemas perspektiivis võidakse nendelegi probleemidele lahendused leida. Nii uurivadki teadlased praegu seda, kuidas keharakke ohutult tüvirakkudeks muuta, kuidas koespetsiifilisi tüvirakke väljaspool inimkeha koekultuuritassis tekitada ja kuidas olemasolevaid tüvirarakke katseklaasis edukalt paljundada, et neid oleks seejärel võimalik erinevate haiguse ravimiseks kasutada.

Tõnis Orgi praegune uurimisteema on seotud vere tüvirakkude arenguga embrüos ja hiljem luuüdis , et seda protsessi siis katseklaasis kunstlikul moel matkida.

Soovime talle palju edu.

Tekst Lumme Erilt, foto Reet Rand

Leave a Reply