Vuonna 2007 eräs tutkijaryhmä teki hätkähdyttävän löydön: He olivat luoneet siittiöiden kaltaisia soluja ihmismiesten luuytimestä otetuista kantasoluista. Kaksi vuotta myöhemmin tutkimus kuitenkin vedettiin takaisin plagiointisyytösten vuoksi. Kolmetoista vuotta myöhemmin kyky luoda toimivia ihmisen siittiöitä kantasoluista on edelleen vaikeasti saavutettavissa.
Tutkijat ovat yrittäneet keksiä, miten luoda toimivia ihmisen sukusoluja – munasoluja ja siittiöitä – kantasoluista 20-30 vuoden ajan, sanoo Vittorio Sebastiano, Stanfordin yliopistossa työskentelevä kantasolubiologi Vittorio Sebastiano, joka keskittyy tutkimustyössään lisääntymisbiologiaan. Se auttaisi hedelmättömyyden kanssa kamppailevia ihmisiä saamaan lapsia ja tutkijoita avaamaan ihmisen kehityksen salaisuuksia. Vuodesta 2007 lähtien tutkijat ovat edistyneet huomattavasti tällä rintamalla ja luoneet terveitä hiirenpoikasia kantasoluilla tuotetuista sukusoluista ja jopa ihmisen epäkypsistä munasoluista. Mutta vielä on pitkä tie edessä, ennen kuin tutkijat pystyvät muuntamaan ihoa tai luuydintä vauvoiksi.
”Yritämme todella löytää keinoja tuottaa tehokkaasti ja kestävästi sukusoluja, joita voidaan lyhyellä aikavälillä käyttää näiden käsitteiden biologian ymmärtämiseen, mutta pitkällä aikavälillä myös hedelmällisyyden palauttamiseen”, Sebastiano sanoo.
Kun ensimmäinen koeputkihedelmöityksen (IVF) avulla hedelmöittynyt lapsi syntyi vuonna 1978, se oli merkittävä edistysaskel lisääntymistieteessä ja esiaste Sebastianon ja muiden nykyisin tekemälle kantasolututkimukselle, hän sanoo. IVF ei kuitenkaan ole vaihtoehto kaikille yksilöille tai pariskunnille, jotka yrittävät saada biologisen lapsen, mukaan lukien ne, jotka syntyvät ilman sukusoluja tai jotka saavat aggressiivisia syöpähoitoja nuorena. Tämä tieteellinen tekniikka tarjoaisi näille henkilöille uuden mahdollisuuden lisääntymiseen.
Seuraava merkittävä askel otettiin 2000-luvulla, kun luotiin indusoidut pluripotentit kantasolut (iPSC). Nämä solut otetaan veri- tai ihosoluista ja ohjelmoidaan uudelleen käyttäytymään kuin alkion solut, joilla on kyky kehittyä minkä tahansa tyyppiseksi soluksi elimistössä. Siitä lähtien tutkijat ovat yrittäneet selvittää, miten näistä alkion kaltaisista soluista voidaan tehdä toimivia siittiöitä ja munasoluja.
Nailing Down the Basics
Tästä työstä on tehnyt niin haastavaa osittain se, että tutkijat eivät ole kyenneet täysin hahmottamaan, mitä ihmisen alkiossa tapahtuu normaalin kehityksen aikana, Sebastiano sanoo. Tutkijat ymmärtävät tämän prosessin hiirissä, koska jyrsijöitä on helppo tutkia laboratoriossa. Mutta eettiset rajoitukset ja tekniset tekijät (kuten pääsy alkioihin juuri oikeaan aikaan) vaikeuttavat tämän ilmiön tutkimista ihmisillä, hän sanoo.
Esteistä huolimatta tutkijat ovat edistyneet merkittävästi viimeisten 10 vuoden aikana. Vuonna 2012 japanilainen tutkijaryhmä loi iPSC:stä hedelmällisiä hiiren munasoluja ja käytti niitä terveiden hiirenpentujen kasvattamiseen. ”Hiirissä koko ympyrä on jo sulkeutunut”, Sebastiano sanoo. ”Nyt pari ryhmää Isossa-Britanniassa ja Japanissa on osoittanut, että hiiristä voidaan tuottaa alkion kaltaisia soluja ja sitten näitä soluja voidaan itse asiassa työntää muuttumaan munasoluiksi tai siittiöiksi, jotka ovat täysin toimintakykyisiä.”
Vuonna 2018 sama japanilaistutkijaryhmä teki toisen suuren läpimurron. Käyttämällä ihmisen verisoluja ja pluripotenttien kantasolujen tekniikkaa he onnistuivat tuottamaan epäkypsiä ihmisen munasoluja.
Samankaltaiset pyrkimykset siittiöiden luomiseksi eivät ole yhtä pitkällä, Sebastiano sanoo. Vuosien varrella on tehty useita yrityksiä, joiden tarkoituksena on ollut luoda siittiöiden kaltaisia soluja, mukaan lukien vuonna 2007 tehty verisuonitutkimus. Vuonna 2014 julkaistu, paljon huomiota herättänyt tutkimus teki myös suuria uutisia, mutta Sebastiano sanoo, että tuossa tutkimuksessa solujen kehitys ei edennyt pitkälle erilaistumisen varhaisimpia vaiheita pidemmälle.
”Mutta, työskentelemme aktiivisesti sen parissa”, Sebastiano sanoo. ”Todennäköisesti lähivuosina pystymme tuottamaan täysin toimivia siittiöitä ja täysin toimivia munasoluja.” Silloin kysymys on, miten tutkijat testaavat näiden sukusolujen laatua, hän sanoo.
Elämänkierron testaaminen
Ainut tapa arvioida täysin siittiöiden tai munasolujen laatua ja toimivuutta on käyttää niitä, noh, yrittää hedelmöittää toinen sukusolu ja tuottaa lapsi. Siksi tähän työhön on suhtauduttava äärimmäisen huolellisesti, Sebastiano sanoo. Hän olettaa, että kun tutkijat ovat kehittäneet tekniikoita, joiden he uskovat tuottavan kypsiä ihmisen munasoluja ja siittiöitä, seuraava askel on näiden tekniikoiden testaaminen kädellisillä. Näin tutkijat voivat seurata tekniikalla tuotettujen yksittäisten eläinten koko elämää nähdäkseen, kehittyykö mitään odottamattomia ongelmia, hän sanoo.
Sebastiano ei epäile, etteivätkö nämä kantasolut voisi jonain päivänä auttaa hedelmättömyyden kanssa kamppailevia yksilöitä saamaan terveitä lapsia. Tämä sekä biologisen kehityksen kiehtovuus ovat Sebastianon työn taustalla. Työhön liittyy tietenkin myös merkittäviä eettisiä näkökohtia, jotka on otettava huolellisesti huomioon. Tällä tekniikalla on mahdollisuus vaikuttaa ihmiselämään sukupolvien tasolla, hän toteaa. Monet ihmiset ovat myös huolissaan muista tulevista seurauksista, kuten mahdollisuudesta luoda ”design-vauvoja” tai tuottaa jälkeläisiä pahaa-aavistamattomilta julkkiksilta varastetuista hiuksista. Bioetiikan asiantuntijat ovat kirjoittaneet, että tekniikkaan liittyviä lääketieteellisiä ja oikeudellisia kysymyksiä on alettava käsitellä jo nyt, ennen kuin se on toteuttamiskelpoinen.
”Tämän kehittämiselle on todellakin tarvetta, mutta koska kyseessä on todella ainutlaatuinen solutyyppi … meidän on oltava varovaisia”, Sebastiano sanoo.