Tutkimusalue

Nisäkkäiden immuniteettiin osallistuvien solujen suuri enemmistö on peräisin luuytimen esiasteista (kuvan 1 vasen puolisko), ja ne kiertävät veressä, kulkeutuvat kudoksiin ja toisinaan poistuvat sieltä tarvittaessa. Eräs hyvin harvinainen kantasolu säilyy aikuisen luuytimessä (noin 1 solu 100 000:sta), ja sillä on kyky erilaistua kaikentyyppisiksi verisoluiksi. Verenmuodostusta on tutkittu joko ruiskuttamalla pieniä määriä geneettisesti merkittyjä luuydinsoluja vastaanottajahiiriin ja tarkkailemalla niiden tuottamia jälkeläisiä (in vivo -kloonaus) tai viljelemällä luuytimen esiasteita sopivien kasvutekijöiden läsnäollessa (in vitro -kloonaus). Kaikkien näiden solujen lisääntymistä ja erilaistumista säätelevät liukoiset tai kalvoon sidotut kasvutekijät, joita luuytimen strooma ja muut solut tuottavat. Solun sisällä nämä signaalit kytkevät päälle tietyt transkriptiotekijät, DNA:ta sitovat molekyylit, jotka toimivat pääkytkiminä, jotka määräävät myöhemmän geneettisen ohjelman, mikä puolestaan johtaa eri solutyyppien (ns. linjojen) kehittymiseen. Viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet, että erilaistunut solutyyppi voidaan muuttaa toiseksi kokeellisesti tuomalla oikeat transkriptiotekijät soluun. Tällä havainnolla on merkittäviä terapeuttisia vaikutuksia, esimerkiksi geneettisten immuunipuutosten parantamisessa. Useimmat hemopoieettiset solut lakkaavat jakautumasta, kun ne ovat täysin erilaistuneet. Lymfosyytit kuitenkin jakautuvat nopeasti ja laajenevat, kun ne altistuvat antigeenille. Antigeenille spesifisten lymfosyyttien lisääntynyt määrä muodostaa perustan immunologiselle muistille.

Kuva 1. Immuunisolujen kehitys: hemopoieettinen järjestelmä

Luuydin: Toisin kuin useimmat muut kudokset tai elimet, hemopoieettinen järjestelmä uusiutuu jatkuvasti. Aikuisella ihmisellä hemopoieettisten solujen kehitys tapahtuu pääasiassa luuytimessä. Sikiöllä, ennen kuin luut kehittyvät, hemopoieesi tapahtuu ensin keltarauhasessa ja sitten maksassa.

Strooma: Epiteeli- ja endoteelisolut, jotka tukevat ja erittävät kasvutekijöitä hemopoieesia varten.

Kantasolu: Totipotentti ja itseään uudistava luuydinsolu. Kantasoluja esiintyy vähäisiä määriä sekä veressä että luuytimessä, ja niiden määrää voidaan lisätä hoitamalla niitä sopivilla kasvutekijöillä (esim. G-CSF), mikä helpottaa huomattavasti luuydinsiirtoprosessia.

Lymfaattinen kantasolu: oletetaan kykenevän erilaistumaan T- tai B-lymfosyyteiksi. Erytropoietiini, glykoproteiinihormoni, joka muodostuu munuaisissa vasteena hypoksiaan, kiihdyttää punasolujen esiasteiden erilaistumista ja säätää siten punasolujen tuotantoa niiden hapenkuljetuskapasiteetin kysyntään, tyypillinen esimerkki ”negatiivisesta takaisinkytkennästä”.

Granulosyyttien ja monosyyttien yhteinen esiaste: näiden kahden solutyypin suhteellista osuutta säätelevät ”kasvua” tai ”koloniaa stimuloivat” tekijät.

KLONISOINTI: Yksittäisten kantasolujen potentiaalia synnyttää yhden tai useamman tyyppisiä hemopoieettisia soluja on tutkittu eristämällä yksittäisiä soluja ja antamalla niiden jakautua useita kertoja ja tarkkailemalla sitten, mitä solutyyppejä jälkeläisten joukossa on. Tätä prosessia kutsutaan kloonaukseksi (klooni on joukko tytärsoluja, jotka kaikki ovat peräisin yhdestä kantasolusta). Todisteet viittaavat siihen, että tietyissä olosuhteissa yksittäinen kantasolu voi synnyttää kaikki aikuisen verenkiertoelimistön täysin erilaistuneet solut.

Neutrofiili (polymorfinen): Ihmisen veren yleisin leukosyytti, lyhytikäinen fagosyyttinen solu, jonka rakeet sisältävät lukuisia bakteereja tappavia aineita. Neutrofiilit ovat ensimmäisiä soluja, jotka lähtevät verestä ja pääsevät infektio- tai tulehduspaikoille.

Eosinofiili: Leukosyytti, jolla on suuria taittuvia rakkuloita, jotka sisältävät useita erittäin emäksisiä tai ”kationisia” proteiineja, jotka ovat mahdollisesti tärkeitä suurempien loisten, kuten matojen, tappamisessa.

Basofiili: Leukosyytti, jolla on isoja basofiilisiä rakkuloita, jotka sisältävät tulehdusreaktiossa tärkeitä hepariinia ja vasoaktiivisia amiineja. Edellä mainittuja kolmea solutyyppiä kutsutaan usein yhdessä ”granulosyyteiksi”.

Megakaryosyytti: Verihiutaleiden kantasolu.

Hiutaleet: Pienet solut, jotka ovat vastuussa vaurioituneiden verisuonten sulkemisesta (”hemostaasi”), mutta myös monien tulehdusvälittäjäaineiden lähde.

Monosyytti: Veressä oleva esiastesolu, joka kehittyy makrofagiksi siirtyessään kudoksiin. Lisää monosyyttejä houkutellaan tulehduspaikkoihin, jolloin syntyy makrofagien ja ehkä myös dendriittisolujen varasto.

Makrofagi: Kudosten ja seroosisten onteloiden, kuten keuhkopussin ja vatsakalvon, pääasiallinen paikallinen fagosyytti.

DC (dendriittisolu): Dendriittisoluja on kaikissa elimistön kudoksissa (esim. ihon Langerhansin solut), joissa ne ottavat vastaan antigeenin ja siirtyvät sitten imusolmukkeen tai pernan T-solujen alueille imusuonten tai veren kautta. Niiden tärkein tehtävä on aktivoida T-soluimmuniteettia, mutta ne voivat osallistua myös toleranssin induktioon. Toinen plasmasytoidisten DC:iden alaryhmä (nimitys johtuu niiden morfologisesta samankaltaisuudesta plasmasolujen kanssa) tuottaa pääasiassa tyypin I interferoneja, jotka ovat tärkeä ryhmä viruksenvastaisia proteiineja. Vaikka kokeellisesti dendriittiset solut ovat usein peräisin myeloidisoluista, luuytimen dendriittisten solujen kehityslinjasta käydään edelleen keskustelua.

NK (natural killer) solu: Lymfosyytin kaltainen solu, joka kykenee tappamaan joitakin virustartunnan saaneita soluja ja joitakin kasvainsoluja, mutta jolla on monimutkaiset reseptorikokonaisuudet, jotka eroavat varsinaisesti oikeiden lymfosyyttien reseptoreista (lisätietoja ks. kuva 10). NK-soluilla ja T-soluilla voi olla yhteinen esiaste.

T- ja B-lymfosyytit: T-lymfosyytit (kateenkorvasta peräisin olevat) ja B-lymfosyytit (luuytimestä peräisin olevat tai linnuilla bursa-peräiset) ovat adaptiivisen immuniteetin tärkeimmät solukomponentit. B-lymfosyytit ovat vasta-aineita muodostavien solujen esiaste. Sikiöaikana maksalla voi olla ”bursan” rooli.

Plasmasolu: B-solu, joka erittää runsaasti vasta-aineita. Nimestään huolimatta plasmasoluja nähdään harvoin veressä, mutta niitä on pernassa, imusolmukkeissa jne. aina, kun vasta-aineita tuotetaan. Plasmasolut eivät jakaudu, eikä niitä voida ylläpitää pitkiä aikoja in vitro. Spesifistä vasta-ainetta tuottavat B-lymfosyytit voidaan kuitenkin fuusioida kasvainsolun kanssa, jolloin syntyy kuolematon hybridiklooni eli ”hybridooma”, joka jatkaa ennalta määritellyn spesifisen vasta-aineen eritystä. Tällaiset monoklonaaliset vasta-aineet ovat osoittautuneet valtavan arvokkaiksi spesifisiksi työkaluiksi monilla biologian aloilla, ja useita niistä käytetään nyt rutiininomaisesti autoimmuunisairauksien ja syövän hoidossa.

Mastosolu: Suuri kudossolu, joka on peräisin kiertävästä basofiilistä. Mastosolut käynnistyvät nopeasti kudosvaurion seurauksena ja käynnistävät tulehdusreaktion, joka aiheuttaa monia allergian muotoja.

Kasvutekijät: Molekyylit, jotka säätelevät hemopoieettisten solujen lisääntymistä ja erilaistumista, osallistuvat usein myös immuunivasteen säätelyyn – interleukiinit tai sytokiinit. Jotkin niistä löysivät ensin hematologit, ja niitä kutsutaan ”pesäkkeitä stimuloiviksi tekijöiksi” (colony-stimulating factors, CSF), mutta eri nimillä ei ole todellista merkitystä, ja yksi niistä, IL-3, tunnetaankin usein nimellä ”multi-CSF”. Kasvutekijöitä käytetään kliinisessä käytännössä lisäämään tiettyjä verisolujen alaryhmiä, ja erytropoietiini oli yksi ensimmäisistä uuden sukupolven proteiineista, joita tuotettiin ”rekombinantti”-tekniikalla ja joita käytettiin klinikassa ja myös urheilijat, jotka halusivat lisätä punasolujensa määrää.