Tüvirakud - 1999. aasta tähtsaimad teadusobjektid

Rein Sikut

TÜVIRAKU JAGUNEMISEL TEKKIVATEST TÜTARRAKKUDEST JÄÄB OSA EDASI TÜVIRAKKUDEKS (S.T.SÄILITAVAD OMA DIFERENTSEERUMATA OLEKU), OSA AGA ALUSTAB DIFERENTSEERUMIST MINGITEKS SPETSIALISEERITUD RAKKUDEKS.

Tüvirakkude olemusest oli lühidalt juttu Eesti Looduse aprillinumbris. Nüüd püüame selgeks rääkida, millised tulemused tüvirakkude uurimisel osutusid läbimurdelisteks ning missuguseid praktilisi rakendusi uutele teadmistele loodetakse.

MIS OLI TEADA ENNE 1999. AASTAT?

Me teadsime, et mitmetes täiskasvanud inimorganismi kudedes (näiteks luuüdis, nahas, peensooles) on säilinud teatud hulk tüvirakke. Paljud koed uuendavad oma rakke tüvirakkude abil: nende jagunemisel diferentseerub osa tekkinud tütarrakkudest vastavale koele iseloomulikeks rakkudeks, osa aga jääb edasi tüvirakkudeks.

Näiteks luuüdis paiknevad vereloome tüvirakud toodavad kõiki meie veresoontes ringlevaid rakke. Tüvirakkude abil uueneb ka nahk ja soole epiteel.

Luuüdis olevaid vereloome tüvirakke kasutatakse meditsiinis juba pikka aega luuüdi siirdamiseks. Patsient, kelle luuüdi ei tooda korralikult uusi vererakke, saab sobiva doonori käest endale uued luuüdi rakud ja seega ka uued vererakud, mis hakkavad tema soontes ringlema. Sellist luuüdi siirdamist kasutatakse sageli leukeemia raviks: haige luuüdi saab kiiritusdoosi, millega surmatakse kõik seal olevad rakud (kaasa arvatud kasvaja rakud), ning seejärel saab ta doonorilt uued luuüdi rakud, mis taastavad tema vererakud.

Kuni eelmise aastani valitses arusaam, et tüvirakud on determineeritud arenema kindlas suunas. Näiteks vereloome tüvirakud arvati olevat võimelised diferentseeruma ainult vererakkudeks, aga mitte mingil juhul närvirakkudeks, maksarakkudeks või veel millekski muuks.

TÜVIRAKKE ON KA AJUS

Hiljuti on leitud tüvirakke ka sellistest kudedest, kus neid varem ei arvatud olevat. Nii mõeldi enne, et kesknärvisüsteemis pole selliseid rakke, mis on jagunemisvõimelised, ja aju kudet peeti täielikult uuenemisvõimetuks. Nüüdseks on teada, et kõikide imetajate (kaasa arvatud inimese) kesknärvisüsteemis leidub jagunemisvõimelisi rakke. Praegusel hetkel ei ole küll veel täpselt aru saadud, kas ja mil määral toimub ajukoe uuenemine täiseas ja kas see on oluline sääraste aju funktsioonide tarbeks nagu õppimine ja mälu, kuid nimetatud tüvirakkude olemasolu võib aidata välja töötada uusi ravimeetodeid neurodegeneratiivsete haiguste raviks (Alzheimeri ja Parkinsoni tõbi).

TÜVIRAKUD ON PAINDLIKE ARENGUVÕIMALUSTEGA

1999. aastal avaldati tosina jagu ääretult olulisi töid tüvirakkude kohta, mis annavad lootust kasutada neid rakke praktilises meditsiinis palju enam, kui siiani arvati.

Eelmisel aastal leiti, et näiteks vereloome tüvirakud võivad maksa viiduna diferentseeruda maksarakkudeks või ajju süstituna areneda ajurakkudeks. Antud koes olevad tingimused ja seal olevad valgulised faktorid suunavad tüviraku arenema just sellele koele omaseks rakuks! Praktilises meditsiinis tähendab eelnev seda, et inimese mingit vigastatud või haiget kude võib taastada sinna süstitud tüvirakkude abil. Enamik praegu tehtud katseid on läbi viidud hiirte peal ja need annavad lootust rakendada sama meetodi ka inimestel.

Näiteks terve hiire neuraalsed tüvirakud aitasid leevendada haiguse sümptomeid hiirel, kel oli geenimanipulatsiooniga esile kutsutud inimese sclerosis multiplex`i sarnane haigus. Selle haiguse puhul ei sünteesita närvirakkude jätkete ümber müeliinikihti. Sisseviidud terved närvirakud taastasid haige hiire närvirakkudel müeliinikihi. Tüvirakkude abil on suudetud seljaaju vigastusega rotil taastada vähemalt osaline jäsemete liikuvus.

Milliseid haigusi veel peetakse võimalikuks ravida sellise rakuteraapia abil? Optimistid näevad oma vaimusilmas tervet "kataloogi" erinevatest tõbedest või haiguslikest seisunditest, mida saaks ravida tüvirakke kasutades. Tõsisemalt peetakse silmas näiteks parkinsonismi, insulti, südamehaigusi, diabeeti, lihasdüstroofiat, osteoartriiti ja reumatoidartriiti. Seetõttu on tüvirakkude uurimise ja rakendamisega seotud panused väga kõrged.

Siinkohal tuleks aru saada, miks praktilise meditsiini seisukohalt on eriti oluline just täiskasvanud organismi tüvirakkude kasutamine selliseks rakuteraapiaks. Nimelt võimaldab meetod kasutada patsiendi enda rakke. Langeb ära vajadus hankida tüvirakke doonorilt (milleks võib olla ka embrüonaalne kude), millega kaasneks alati terve rida täiendavaid probleeme: doonori leidmine, kudede immunoloogiline sobivus, siirdatavate rakkudega võimalik viiruste ülekandmine.

Käib terav diskussioon just embrüost pärit tüvirakkude kasutamise lubatavuse üle sellisteks uuringuteks. Kõik taolised probleemid langevad aga ära, kui patsienti saab aidata tema enda tüvirakkude abil.

EMBRÜONAALSED TÜVIRAKUD JA PROBLEEMID NENDE KASUTAMISEGA

Hiire embrüonaalseid tüvirakke (pärinevad varajasest embrüost) õpiti isoleerima juba umbes 20 aastat tagasi. Neid kasutatakse laialdaselt transgeensete hiirte loomiseks (vt. Eesti Loodus, veebruar 1998, lk 66).

Peale sellise teadusliku rakenduse saab embrüonaalseid tüvirakke kasutada ka eelpool kirjeldatud rakuteraapias. Varem peetigi neid rakke raku teraapias ainuvõimalikeks. Inimese emrüonaalseid tüvirakke õpiti kasvatama väljaspool organismi kunstlikul söötmel umbes 2 aastat tagasi, vastav töö avaldati 1998. a. novembrikuus ajakirjas Science (Thomson et al. ). Peale töö avaldamist erutas paljusid teadlasi võimalus kasutada selliseid rakuliine meditsiinis rakuteraapiaks, sest isegi peale 4 -5-kuulist kasvatamist kunstlikul söötmel olid need rakud säilitanud võime areneda peaaegu ükskõik milliseks teiseks koeks. Sellistes rakkudes nähakse piiramatut allikat, asendamaks inimese haigeid või vigastatud kudesid. Kuid embrüonaalsete tüvirakkude kasutamisega on seotud olulised eetilised ja juriidilised küsimused, mistõttu on paljudes riikides inimese embrüonaalsete rakkudega läbiviidavatele uuringutele seatud ranged piirangud.

USA-s oli kuni 1993. aastani kehtestatud riikliku finantseerimise moratoorium uuringutele, mis sisaldavad aborteeritud lootest pärit rakkude või kudede siirdamist. Praeguseks on see keeld küll sellisel kujul tühistatud, kuid paika on pandud järgmised piirangud:

1) keelatud on inimeste embrüonaalsete kudede müük kõrgema hinna eest kui koe saamiseks ja kättetoimetamiseks tehtud kulutused;

2 ) inimese embrüo kudede kasutamiseks uuringutel või transplantatsiooniks on vaja patsiendi informeeritud nõusolekut;

3) keelatud on embrüonaalse koe doonorlus kindlaksmääratud saajale.

Inglismaal on praegu kehtestatud inimese embrüonaalsete rakkudega seotud uuringutele 1-aastane moratoorium, et anda aega avalikuks aruteluks.

Täiskasvanud organismist pärit tüvirakkude kasutamisel, eriti kui kasutatakse patsiendi enda rakke, sedalaadi küsimusi tekkida ei saa.

Aborteeritud loode pole aga inimese embrüonaalsete tüvirakkude ainus võimalik allikas. Viimasel ajal on õpitud selgeks munaraku viljastamine katseklaasis ja katseklaasi-laste saamine. Seda tehakse juba mõnda aega ka Eestis. Sellise protseduuriga kaasneb sageli embrüote ülejääk: katseklaasis viljastamise tulemusel saadakse tihti rohkem embrüoid, kui tegelikult vaja läheb. Need embrüod on suurepärased embrüonaalsete tüvirakkude allikad, kuid praegu on isegi lääneriikides (Eestist rääkimata)seadusega reguleerimata, kas ja kuidas sellistest liigsetest embrüotest pärit tüvirakke uurimistöös ja raviotstarbeks kasutada.

Hetkel levinud seisukoht on lühidalt järgmine: katseklaasis viljastamise tulemusel tekkinud liigse embrüo (mida ei soovita enam kasutada reproduktiivsel eesmärgil) loovutamine tähtsate meditsiiniliste uuringute heaks on eetiliselt ülemuslik, võrreldes nende embrüote hoidmisega sügavkülmutuses või lihtsalt äraviskamisega. Kuid siinjuures tuleb rõhutada, et inimese embrüote tekitamine spetsiaalselt ja ainuüksi uurimisotstarbeks on Euroopa Liidu seadusandluses keelatud.

KIRJANDUS: A n n a s, G. J. et al. Stem cell politics, ethics and medical progress. Nature Medicine, Vol. 5, No 12, 1999, lk. 1339.

B l o o m, F. Breakthroughs 1999. Science, Vol. 286, 1999, lk. 22.

T h o m s o n, J. A. et al. Embryonic stem cell lines derived from human blastocysts. Science, Vol. 282, 1998, lk 1827.

Hiire embrünaalsete rakkude kultuur. 50x suurendus. Foto: Sulev Kuuse.

Tüviraku jagunemisel tekkivatest tütarrakkudest jääb osa edasi tüvirakkudeks (s. t. säilitavad oma diferentseerumata oleku), osa aga alustab diferentseerumist mingiteks spetsialiseeritud rakkudeks.

HIIRE EMBRÜNAALSETE RAKKUDE KULTUUR.(50X SUURENDUS)