Mikä on kantasolu?

Kantasolu on solu, jolla on kyky jakautua (itse monistua) määräämättömän ajan – usein koko organismin elämän ajan. Oikeissa olosuhteissa tai oikeiden signaalien vaikutuksesta kantasolut voivat synnyttää (erilaistua) monia erilaisia solutyyppejä, joista elimistö koostuu. Toisin sanoen kantasoluilla on mahdollisuus kehittyä kypsiksi soluiksi, joilla on tyypillinen muoto ja erikoistuneet toiminnot, kuten sydänsolut, ihosolut tai hermosolut.

Kantasolujen erilaistumispotentiaali: Peruskäsitteet ja määritelmät

Monet kantasolujen määrittelyyn käytetyt termit riippuvat solujen käyttäytymisestä ehjässä organismissa (in vivo), tietyissä laboratorio-olosuhteissa (in vitro) tai sen jälkeen, kun ne on siirretty in vivo, usein kudokseen, joka on erilainen kuin se kudos, josta kantasolut ovat peräisin.

Esimerkiksi hedelmöittyneen munasolun sanotaan olevan totipotentti – latinankielisestä sanasta totus, joka tarkoittaa kokonaisuutta – koska sillä on potentiaalia synnyttää kaikki solut ja kudokset, jotka muodostavat alkion ja jotka tukevat sen kehitystä kohdussa. Hedelmöittynyt munasolu jakautuu ja erilaistuu, kunnes se tuottaa kypsän organismin. Aikuiset nisäkkäät, ihminen mukaan lukien, koostuvat yli 200 erilaisesta solusta. Näihin kuuluvat hermosolut (neuronit), lihassolut (myosyytit), ihosolut (epiteelisolut), verisolut (erytrosyytit, monosyytit, lymfosyytit jne.), luusolut (osteosyytit) ja rustosolut (kondrosyytit). Muita soluja, jotka ovat välttämättömiä alkion kehitykselle mutta eivät sisälly alkion kehoon, ovat alkion ulkopuoliset kudokset, istukka ja napanuora. Kaikki nämä solut syntyvät yhdestä totipotentista solusta – zygootista eli hedelmöittyneestä munasolusta.

Useimmat tutkijat käyttävät termiä pluripotentti kuvaamaan kantasoluja, jotka voivat synnyttää soluja, jotka ovat peräisin kaikista kolmesta alkion sukukerroksesta – mesodermi, endodermi ja ektodermi. Nämä kolme sukukerrosta ovat alkion kaikkien elimistön solujen lähde (ks. kuva 1.1. Ihmisen kudosten erilaistuminen). Kaikki elimistön muodostavat monet erilaiset erikoistuneet solut ovat peräisin jostakin näistä sukukerroksista (ks. taulukko 1.1). Alkion sukukerrokset, joista erilaistuneet kudokset kehittyvät). “Pluri” – johdettu latinan plures-sanasta – tarkoittaa useita tai monia. Pluripotenteilla soluilla on siis potentiaalia synnyttää mitä tahansa solutyyppiä, mikä ominaisuus on havaittu luonnollisessa alkionkehityksessä ja tietyissä laboratorio-olosuhteissa.

Unipotentti kantasolu, termi, jota tavallisesti käytetään aikuisten organismien soluista, tarkoittaa sitä, että kyseiset solut kykenevät erilaistumaan vain yhtä sukulinjaa pitkin. “Uni” tulee latinan sanasta unus, joka tarkoittaa yhtä. Voi myös olla, että monien erilaistuneiden, vahingoittumattomien kudosten aikuisten kantasolut ovat tyypillisesti unipotentteja ja synnyttävät vain yhtä solutyyppiä normaalioloissa. Tämä prosessi mahdollistaisi kudoksen vakaan itseuudistumisen. Jos kudos kuitenkin vaurioituu ja tarvitaan useiden solutyyppien korvaamista, pluripotentit kantasolut voivat aktivoitua vaurion korjaamiseksi.

Alkion kantasolu määritellään sen alkuperän perusteella – se on peräisin yhdestä alkion kehityksen varhaisimmista vaiheista, jota kutsutaan blastokystaksi. Erityisesti alkion kantasolut ovat peräisin blastokystan sisäisestä solumassasta vaiheessa, joka edeltää sen istuttamista kohdun seinämään. Alkion kantasolu voi monistua itsestään ja on pluripotentti – se voi synnyttää soluja, jotka ovat peräisin kaikista kolmesta sukukerroksesta.

Aikuisen kantasolu on erilaistumaton (erikoistumaton) solu, jota esiintyy erilaistuneessa (erikoistuneessa) kudoksessa; se voi uudistaa itseään ja erilaistua tuottaen kaikkia sen kudoksen erikoistuneita solutyyppejä, josta se on peräisin. Aikuisten kantasolut pystyvät uusiutumaan itsestään koko eliniän ajan. Aikuisten kantasolujen lähteitä on löydetty luuytimestä, verenkierrosta, silmän sarveiskalvosta ja verkkokalvosta, hampaan massasta, maksasta, ihosta, ruoansulatuskanavasta ja haimasta. Toisin kuin alkion kantasoluista, tällä hetkellä ei ole olemassa eristettyjä aikuisten kantasoluja, jotka kykenisivät muodostamaan kaikkia elimistön soluja. Toisin sanoen tällä hetkellä ei ole todisteita aikuisen kantasolusta, joka olisi pluripotentti.

Ihmiskudosten erilaistuminen

Kuvio 1.1. Ihmisen kudosten erilaistuminen

. Ihmisen kudosten erilaistuminen.

(© 2001 Terese Winslow, Caitlin Duckwall)

Taulukko 1.1. Alkion sukukerrokset, joista kehittyy erilaistuneita kudoksia

Embryoninen sukukerros	Differentioitunut kudos
Endodermi	Kateenkorva Kilpirauhanen, lisäkilpirauhaset Kielekkeestä kurkku, henkitorvi, keuhkot Virtsarakko, emätin, virtsaputki Ruuansulatuskanavan (GI) elimet (maksa, haima) Ruuansulatuskanavan limakalvot Hengitysteiden limakalvot
Mesodermi	Luuydinlihakset (veri) Munuaisten kuori Lymfaattinen kudos Luuston, sileä ja sydänlihas Sidekudokset (mukaan lukien luusto, rusto) Urogenitaalijärjestelmä Sydän ja verisuonet (verisuonijärjestelmä)
Ektodermi	Iho Hermokudos (neuroektodermi) Munuaisytimen ydin Aivolisäke Pään ja kasvojen sidekudos Silmät, korvat