"Tüvirakkudel põhinev teraapia ja täppismeditsiin on praegu veel teaduse ääremaa. Niisamuti olid meie katsed alusteadus, et mõista, milliste mehhanismide abil saame me laboris üleüldse soolekudet kasvatada," sõnas Martti Maimets, Kopenhaageni Ülikooli kaasprofessor.

Tehiskoest ja rakuteraapiast võiksid lõigata kasu näiteks lühikese soole sündroomiga patsiendid. Sündroomi korral pole võimeline organism enam imendama piisavalt toitaineid ja vedelikku, et tagada oma igapäevane töö. Ehkki lühikese soole sündrromi esineb kahe miljoni inimese kohta veidi vähem kui kolmel inimesel, kannatavad selle all ka vastsündinud. Nekrotiseeriva ehk põletikulise eneterokoliidi korral võib olla soole osaline eemaldamine lapse elu päästmiseks ainus võimalus. Operatsiooni tagajärel peab laps aga sageli veetma haiglas mitu kuud, olles võimeline toituma ainult veenisiseselt.

Viimase 15 aasta jooksul on teinud teadlased kunstelundite katseklaasis kasvatamises märkimisväärseid edusamme. Väikeseid organoide saab teha praeguseks juba mitmel moel. Näiteks on võimalik võtta olemasolev peensool, see tükkideks lõigata ja kasvatada neist väikesed rakukogumid, mis oma toimelt on väga sarnased päris peensoolele. Selleks kasutavad teadlased kehas paiknevaid somaatilisi, täiskasvanud tüvirakke. Eriline rakutüüp suudab areneda kõigiks sooli vooderdava epiteelkoe rakkudeks.

"Hiirte puhul oleme organoidikultuuri tagasi organismi siirdades juba näidanud, et need suudavad seal soolekudet taastada. Neist on võimalik tekitada kõiki rakke sellises vahekorras, nagu neid peaks olema," märkis Maimets.

Kõik ei ole siiski sedavõrd sirgjooneline. Ehkki peensool on ehituselt palju lihtsam elund kui näiteks aju, leidub seal siiski mitut erinevat tüüpi rakke. Seejuures muutub nende osakaal terve elundi lõikes vastavalt sellele, milliseid aineid on vaja parasjagu imendada. Oluline on seegi, millise täpse kuju soolerakkude mass võtab. Seda kõike kontrollib mitmetahuline signaaliradade kombinatsioon. Lisaks geenide endi avaldumisele võivad mõjutada seda erinevad keskkonnas leiduvad ühendid ja molekulid.

Nõnda on keerukas hoida isegi samas katseklaasis ja rakukultuuris korraga nii lõpuni välja arenenud rakke kui ka tüvirakke. "Kui me ei tea täpseid signaale ja radu, mis on olulised rakkude eluoluks, võib juhtuda, et nende rakkude sisemine programm läheb sassi. Väga kerge on mõelda, et neist arenevad kasvajad," nentis Maimets.

Värskes töös keskendus ta kolleegidega hattudele ja nende tekkeks vajalikele signaalidele. Sõrmjad sooleseinast välja turritavad moodustised kasvatavad soole sisepindala. Viimane kindlustab, et seda läbivast toidust jõutakse vajadusel välja võtta kõik vajalik.

"Püüdsime esmalt mõista, kuidas mesenhümaalsed ehk toitu imendavatele rakkudele keskkonda tekitavad rakud võivad mõjutada sooles erinevate piirkondade teket," sõnas kaasprofessor. Maimets pani kaaslastega analüüsi käigus tähele mitmeid molekule, mis kuulusid samasse Wnt signaalirajasse. Seejuures olid need avaldunud soole esi- ja tagaosas erineval määral.

Varasemate uuringute põhjal mängib just see signaalirada soole arengu juures keskset rolli. Ühtlasi aitab Wnt kindlustada, et soole sisemust katvad epiteelkoe rakud uuenevad terve elu vältel.

Katsete käigus selgus nüüd, et Wnt signaalrajal on täita veel üks roll. See annab looteeas epiteelkoe rakkudele käsu hakata eritama signaalvalku Sonic Hedgehog, mille peale hakkavad nii nende naaberrakud kui ka sügavamal sooleseintes paiknevad rakud moodustama üheskoos hattusid. Soole toimimiseks nii hädavajalikke struktuure.

"Võime nüüd ise peensoolt kasvatades ette kujutada, kuidas lisame neid signaalvalke kohtadesse, kus hattusid näha tahame," sõnas Maimets. Samal ajal on võimalik kindlustada, et kuskile ei kao ka soolerakkude alalhoidmiseks tarvilikud tugirakud.

"Nii Wnt kui ka Sonic Hedgehogi kohta oli varem palju teada, kuid siiani poldud näidatud, kuidas nad omavahel koos toimivad. See on oluline edasiminek, sest nende käitumist teades saame uusi ideid, kuidas rakkude saatust laiemas mõttes kontrollida ja seda ka meditsiinis ära kasutada," lisas kaasprofessor. Maimetsa ja ta kolleegide töö viitab, et oluline pole pelgalt signaalmolekulide olemasolu, vaid ka see, kui palju neid täpselt mingis soole osas leidub.

Piltlikult võib võrrelda seda analoogarvutiga. Sisendsignaali tugevus mõjutab seda, milline on väljundsignaal. "Me ei tea, kas see saab olema tegelikkuses sedavõrd sirgjooneline ja lineaarne, aga selle oletuse järgi me praegu tegutseme," sõnas Maimets.

Järgmise sammuna plaanib töörühm kontrollida, kas sarnased mustrid peavad paika ka inimeste puhul. Kuna aga nende signaalmolekulide valmistamise eest vastutavad geenid on olemas mitmetel liikidel, võib oodata, et vähemalt üldises plaanis hiirte ja rakukultuuride pealt tehtud järeldused kõikuma ei löö.

Uurimus ilmus ajakirjas Nature Communications.