Neuraalinen kantasolu, keskushermostosta peräisin oleva pitkälti erilaistumaton solu. Neuraalisilla kantasoluilla (NSC) on potentiaalia synnyttää jälkeläissoluja, jotka kasvavat ja erilaistuvat neuroneiksi ja gliasoluiksi (ei-neuraaliset solut, jotka eristävät neuroneja ja parantavat neuronien signaalien lähetysnopeutta).
Vuosikausia ajateltiin, että aivot ovat suljettu, kiinteä järjestelmä. Jopa kuuluisa espanjalainen neuroanatomi Santiago Ramón y Cajal, joka sai Nobelin fysiologian palkinnon vuonna 1906 todettuaan neuronin aivojen perussoluksi, ei tiennyt neurogeneesin (hermokudoksen muodostumisen) mekanismeista muutoin huomattavan uransa aikana. 1900-luvun jälkipuoliskolla oli vain kourallinen lähinnä rotilla, linnuilla ja kädellisillä tehtyjä löytöjä, jotka viittasivat aivosolujen uusiutumiskykyyn. Tänä aikana tiedemiehet olettivat, että kun aivot ovat vaurioituneet tai alkaneet rappeutua, ne eivät pysty uudistamaan uusia soluja samalla tavalla kuin muuntyyppiset solut, kuten maksa- ja ihosolut, pystyvät uudistumaan. Uusien aivosolujen syntymistä aikuisen aivoissa pidettiin mahdottomana, koska uusi solu ei koskaan voisi täysin integroitua olemassa olevaan monimutkaiseen aivojen järjestelmään. Vasta vuonna 1998 ihmisistä löydettiin NSC-soluja, joita löydettiin ensin hippokampukseksi kutsutulta aivojen alueelta, jonka tiedettiin olevan keskeisessä asemassa muistin muodostumisessa. Myöhemmin havaittiin, että NSC:t olivat aktiivisia myös hajusolmukkeissa (alue, joka käsittelee hajuja) ja lepotilassa ja inaktiivisia septumissa (alue, joka käsittelee tunteita), striatumissa (alue, joka käsittelee liikkumista) ja selkäytimessä.
Tänä päivänä tutkijat tutkivat lääkkeitä, jotka voisivat aktivoida lepotilassa olevia NSC:itä siinä tapauksessa, että alueet, joilla neuronit sijaitsevat, vaurioituvat. Muilla tutkimusväylillä pyritään keksimään keinoja, joilla NSC:t voidaan siirtää vaurioituneille alueille ja houkutella niitä siirtymään vaurioituneille alueille. Toiset kantasolututkijat pyrkivät ottamaan kantasoluja muista lähteistä (esim. alkioista) ja vaikuttamaan näihin soluihin, jotta ne kehittyisivät neuroneiksi tai gliasoluiksi. Kiistanalaisimpia näistä kantasoluista ovat ihmisalkioista saadut solut, jotka on tuhottava solujen saamiseksi. Tutkijat ovat pystyneet luomaan indusoituja pluripotentteja kantasoluja ohjelmoimalla uudelleen aikuisten somaattisia soluja (kehon soluja, lukuun ottamatta siittiöitä ja munasoluja) lisäämällä niihin tiettyjä säätelygeenejä. Uudelleenohjelmoitujen solujen tuottaminen edellyttää kuitenkin retroviruksen käyttöä, ja siksi nämä solut voivat tuoda potilaille haitallisia syöpää aiheuttavia viruksia. Alkion kantasoluilla (ESC-soluilla) on hämmästyttävä potentiaali, koska ne pystyvät muuttumaan kaikentyyppisiksi ihmiskehossa esiintyviksi soluiksi, mutta lisätutkimuksia tarvitaan parempien menetelmien kehittämiseksi ESC-solujen eristämiseksi ja tuottamiseksi.
Aivohalvauksen toipuminen on yksi tutkimusalue, jolla on saatu paljon tietoa kantasoluhoidon lupauksista ja monimutkaisuuksista. Kantasoluhoitoon voidaan soveltaa kahta päälähestymistapaa: endogeenista tai eksogeenista lähestymistapaa. Endogeeninen lähestymistapa perustuu aikuisten hermosolujen stimulointiin potilaan omassa elimistössä. Näitä kantasoluja on aivojen hammaskiilteen (osa hippokampusta) kahdessa vyöhykkeessä sekä striatumissa (syvällä aivopuoliskojen sisällä sijaitsevien tyvitumakkeiden osa), neokorteksissa (vahvasti poimuttuneen aivokuoren uloin paksuus) ja selkäytimessä. Rottien malleissa kasvutekijöitä (solujen kasvua välittäviä aineita), kuten fibroblastien kasvutekijä-2:ta, verisuonten endoteelin kasvutekijää, aivoista peräisin olevaa neurotrofista tekijää ja erytropoietiinia, on annettu aivohalvauksen jälkeen neurogeneesin aikaansaamiseksi tai lisäämiseksi ja siten aivovaurioiden estämiseksi ja toiminnallisen toipumisen vauhdittamiseksi. Rottien malleissa lupaavin kasvutekijä oli erytropoietiini, joka edistää hermoston esisolujen lisääntymistä ja jonka on osoitettu indusoivan neurogeneesiä ja parantavan toimintakykyä embolisen aivohalvauksen jälkeen rotilla. Tätä seurasivat kliiniset tutkimukset, joissa erytropoietiinia annettiin pienelle joukolle aivohalvauspotilaita, jotka lopulta osoittivat dramaattista parannusta lumelääkeryhmään verrattuna. Erytropoietiini on osoittautunut lupaavaksi myös skitsofreniapotilailla ja multippeliskleroosipotilailla. Lisätutkimuksia on kuitenkin tehtävä suuremmilla potilasryhmillä, jotta erytropoietiinin teho voidaan vahvistaa.
Exogeeniset kantasoluhoidot perustuvat kantasolujen uuttamiseen, in vitro -viljelyyn ja sen jälkeiseen siirtoon aivohalvauksen vaurioittamille aivojen alueille. Tutkimukset ovat osoittaneet, että aikuisten NSC-soluja voidaan saada dentate gyrusista, hippokampuksesta, aivokuoresta ja subkortikaalisesta valkeasta aineesta (aivokuoren alapuolinen kerros). Varsinaisia siirtotutkimuksia on tehty rotilla, joilla oli selkäydinvamma, käyttäen kantasoluja, jotka oli otettu biopsiaksi aikuisten aivojen subventrikulaarisesta vyöhykkeestä (nestetäytteisten aivoonteloiden eli kammioiden seinämien alapuolella oleva alue). Onneksi biopsiasta ei aiheutunut toiminnallisia puutteita. Rotilla on tehty myös tutkimuksia, joissa ESC-soluja tai sikiöstä peräisin olevia neuraalisia kantasoluja ja esisoluja (erilaistumattomia soluja, jotka muistuttavat kantasoluja mutta joilla on suppeampi erilaistumiskyky) on siirretty aivohalvauksen vaurioittamille aivojen alueille. Näissä tutkimuksissa siirretyt NSC-solut erilaistuivat menestyksekkäästi neuroneiksi ja gliasoluiksi, ja toimintakyky palautui jonkin verran. Suurin varoitus eksogeenisten hoitojen suhteen on kuitenkin se, että tutkijat eivät ole vielä täysin ymmärtäneet esisolujen erilaistumisen ja niiden integroitumisen olemassa oleviin hermoverkkoihin taustalla olevia mekanismeja. Tutkijat ja lääkärit eivät myöskään vielä tiedä, miten NSC-solujen ja niiden jälkeläisten proliferaatiota, migraatiota, erilaistumista ja eloonjäämistä voitaisiin hallita. Tämä johtuu siitä, että NSC-soluja säätelee osittain erikoistunut mikroympäristö eli niche, jossa ne elävät.
Tutkimusta on tehty myös hematopoieettisista kantasoluista (HSC), jotka yleensä erilaistuvat verisoluiksi, mutta jotka voivat myös transdifferentioitua neuraalisiksi linjoiksi. Näitä HSC-soluja löytyy luuytimestä, napanuoraverestä ja perifeerisen veren soluista. Mielenkiintoista on, että näiden solujen on havaittu mobilisoituvan spontaanisti tietyntyyppisten aivohalvausten seurauksena, ja niitä voidaan mobilisoida edelleen myös granulosyyttikolonioita stimuloivalla tekijällä (G-CSF). G-CSF:llä rotilla tehdyt tutkimukset ovat osoittaneet, että se voi johtaa aivohalvauksen jälkeiseen toimintakyvyn paranemiseen, ja kliiniset kokeet ihmisillä vaikuttavat lupaavilta. Eksogeenisia tutkimuksia on tehty myös rotilla, joilla on HSC:tä. Joissakin tutkimuksissa HSC:itä annettiin paikallisesti vaurioalueelle, ja toisissa tutkimuksissa niitä annettiin systeemisesti suonensisäisen siirron kautta. Jälkimmäinen menettely on yksinkertaisesti helpommin toteutettavissa, ja tehokkaimmat HSC:t näyttävät olevan perifeerisestä verestä peräisin olevia HSC:itä.
Epilepsian ja Parkinsonin taudin kantasoluhoitoja koskevat tutkimukset osoittavat myös, kuinka lupaavaa ja vaikeaa kantasolujen asianmukainen viljely ja niiden tuominen elävään järjestelmään on. ESC-kantasolujen osalta tutkimukset ovat osoittaneet, että ne pystyvät erilaistumaan dopaminergisiksi neuroneiksi (neuroneiksi, jotka välittävät dopamiinia tai joita dopamiini aktivoi), selkärangan liikehermosoluiksi ja oligodendrosyyteiksi (oligodendrosyyteiksi, jotka eivät ole hermosoluja ja jotka liittyvät myeliinin muodostukseen). Epilepsian hoitoon tähtäävissä tutkimuksissa hiiren alkion kantasoluista peräisin olevia hermosolujen esiasteita (ESN) siirrettiin kroonisesti epileptisten rottien ja kontrollirottien hippokampuksiin. Siirron jälkeen ESN:ien toiminnallisissa ominaisuuksissa ei havaittu eroja, sillä ne kaikki osoittivat neuroneille ominaisia synaptisia ominaisuuksia. Nähtäväksi jää kuitenkin vielä, onko ESN:illä kyky selviytyä pitkään epileptisessä hippokampuksessa, erilaistua neuroneiksi, joilla on oikeat hippokampustoiminnot, ja tukahduttaa oppimis- ja muistihäiriöt kroonisessa epilepsiassa. NSC:iden sen sijaan on jo havaittu selviytyvän ja erilaistuvan erilaisiksi toiminnallisiksi neuroneiksi rotilla. On kuitenkin epäselvää, pystyvätkö NSC:t erilaistumaan erilaisiksi toiminnallisiksi muodoiksi sopivassa määrin ja voivatko ne synapsoida kunnolla yliherkistyvien neuronien kanssa estääkseen niitä ja hillitä siten kohtauksia.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Parkinsonin taudin hoitokeinot ovat myös lupaavia, mutta kohtaavat samanlaisia esteitä. Kliinisiä tutkimuksia on tehty ihmisen sikiön mesenkymaalisen kudoksen (keskiaivoista peräisin oleva kudos, joka muodostaa osan aivorungosta) siirtämisestä Parkinson-potilaiden striatumiin. Tällaista kudosta on kuitenkin rajoitetusti saatavilla, mikä tekee ESC-siirroista houkuttelevampia. Tutkimukset ovatkin jo osoittaneet, että siirtokelpoisia dopaminergisiä hermosoluja – sellaisia hermosoluja, joihin Parkinsonin tauti vaikuttaa – voidaan tuottaa hiiren, kädellisten ja ihmisen ESC-soluista. Yksi merkittävä ero hiiren ja ihmisen ESC:n välillä on kuitenkin se, että ihmisen ESC:n erilaistuminen kestää paljon kauemmin (jopa 50 päivää). Lisäksi ihmisen ESC:ien erilaistamisohjelmat edellyttävät eläinten seerumin lisäämistä, mikä saattaa rikkoa tiettyjä lääketieteellisiä määräyksiä maasta riippuen. Tutkijoiden on myös keksittävä keino saada ESC:stä peräisin olevat dopaminergiset esisolut säilymään elossa pidempään elinsiirron jälkeen. Lopuksi on vielä kysymys ESC:stä peräisin olevien solupopulaatioiden puhtaudesta; kaikki solut on varmennettava dopaminergisten esiasteiden soluiksi, ennen kuin ne voidaan siirtää turvallisesti. Erilaistamis- ja puhdistustekniikat paranevat kuitenkin jokaisen tutkimuksen myötä. Puhtaiden ja spesifisten solupopulaatioiden suurten pankkien luominen ihmiselle tehtäviä elinsiirtoja varten on edelleen saavutettavissa oleva tavoite.
.