Rakkude tundmine aitab mõista, kuidas maailm toimib ({{commentsTotal}})

Hiire embrüonaalsed fibroblastid (MEF) E12,5 dpc. Tuumad värvitud DAPI-ga (sinine), fokaalse adhesiooni kompleksid värvitud vinkuliiniga (valge), F-aktiin värvitud värviga Phalloidin 594 (punane), konfokaalmikroskoop.
Hiire embrüonaalsed fibroblastid (MEF) E12,5 dpc. Tuumad värvitud DAPI-ga (sinine), fokaalse adhesiooni kompleksid värvitud vinkuliiniga (valge), F-aktiin värvitud värviga Phalloidin 594 (punane), konfokaalmikroskoop. Autor/allikas: Katrin Ruisu.

Kõik elusorganismid koosnevad rakkudest. Esimene tutvus rakkude bioloogiaga tehakse juba põhikoolis. 11. juunil esitleti Tartu Ülikoolis esimest eestikeelset rakubioloogia õpikut ja nüüd saab iga inimene selle abil paremini iseend ja elusloodust tundma õppida.

Õpik on kogu Eesti tänaste rakubioloogide ühislooming, millesse panustas kokku 26 tekstide ja 12 jooniste autorit ning 17 fotograafi. Autorid usuvad, et eestikeelne õpik on vajalik eesti keele kui teaduskeele arendamiseks ning loodavad, et õpikust saavad palju kasu nii üliõpilased, õpetajad kui ka ärksamad gümnaasiumiõpilased.

"Mida muud me autoritena soovimegi kui parandada ja täiendada eestlaste mõtlemist ning olemist omas keeles ja omal maal," selgitab üks õpiku koostajatest, Tartu Ülikooli professor Toivo Maimets, kuidas õpiku koostamisel lähtuti Uku Masingu ammusest soovist luua oma kõrgkeele sõnavara.

"Tegemist on kogumikuga, kus leiab materjale nii fundamentaalse teadmise kui ka uuemate trendide kohta rakubioloogias. Ja üks õpiku eesmärke on ka näidata, et bioloogiateadus ei ole veel kaugeltki valmis. Leidub palju läbiuurimata valdkondi ning ka juba uuritud aladel on olemas erinevaid lähenemisi ja sisukaid vaidlusi," kirjeldavad õpiku koostajad, Toivo Maimets ja Sulev Kuuse, teadusmaastikul valitsevat.

Hiire embrüonaalsed fibroblastid (MEF) E12,5 dpc. Tuumad värvitud DAPI-ga (sinine), fokaalse adhesiooni kompleksid värvitud vinkuliiniga (valge), F-aktiin värvitud värviga Phalloidin 594 (punane), konfokaalmikroskoop. Autor: Katrin Ruisu.

Uurime Novaatori poolt, kuivõrd rakubioloogia meie igapäevast elu mõjutab ja kui  väga end selle valdkonnaga kursis võiks hoida:

Kuivõrd me igapäevaselt oma elus rakubioloogiaga kokku puutume? Kuidas rakubioloogia teadmised meie elu parandavad ja miks nad kasulikud on?

Kui meil poleks organismis rasvarakke, siis ei saaks me talvel mitte kuidagi hakkama. Kui poleks taimi, ei toimuks ka CO2 sidumist keskkonnast. Kui me ei oskaks DNA järjestust lugeda ega geene identifitseerida, siis me ei suudaks luua GMO (geneetiliselt muundatud organism) rakke, organeid, organisme.

Igapäevaselt me ei mõtle, et üks või teine asi on millegagi seotud – me teame seda instinktiivselt. Kuid mõeldes meid ümbritseva looduse (ka inimese) toimimisele, saame tuua väga palju paralleele rakubioloogiaga. Võib öelda, et kindlasti pole rakubioloogia-alane teadmine kõige olulisem, kuid rakubioloogia aitab meil mõista paljusid eluslooduse valdkondi ning leida lahendusi nii ökoloogilistele kui ka meditsiinilistele ja paljudele teistele probleemidele.

Rakkudel põhinevad personaalsed ravimid on aga tänaseks juba saanud reaalsuseks. Näiteks võetakse kasvajapatsiendilt tema immuunsuse eest vastutavad T-rakud ning neid "õpetatakse" tootma selle kasvaja vastaseid antikehi. Siis taolisi rakke paljundatakse ning viiakse patsiendi organismi tagasi, kus need hakkavad edukalt kasvajaga võitlema. Või "õpetatakse" organismi enda rakke tootma puuduolevaid ensüüme või teisi biomolekule. Või näiteks kasutatakse patsiendi enda tüvirakke silmavigastuste raviks. Kui muudes personaalmeditsiini osades on tihti tegu "tulevikumuusika" ja lootusega läbimurdeni jõuda aastate pärast, siis rakuravimid on juba täna reaalsed müügiloaga tooted, mis patsientide jaoks on saadaval.

Trangeensete loomade saamise erinevate võimaluste spekter on teaduse arenguga üha laienenud. DNA-d on võimalik mikrosüstimise meetodil viia pronukleuste staadiumis olevasse munarakku (1). Munarakku saab mikrosüstimisega viia transposoone, mis sisaldavad transgeeni (2). Viljastatud munaraku zona pellucida ja rakumembraani vahele süstitakse viirus (vektorina kasutatakse tavaliselt lentiviirust), mille genoomi on viidud transgeen (3), küpse munaraku tsütoplasmasse viiakse ICSI-meetodil (ingl intracytoplasmic sperm injection) modifitseeritud sperm (4). Rakkude geneetiline modifitseerimine on võimalik, muutes insenergeneetiliselt embrüonaalseid sugurakke – EGC (ingl embryonic germ cells) – või embrüonaalseid tüvirakke, ESC (ingl embryonic stem cells) (5). Selle raja juures on võimalik raku genoomi uute geenide lisamine (knock-in), geenide eemaldamine (knock-out) ja geenide allasurumine (knock-down). Kasutades täiskasvanud organismi pluripotentseid tüvirakke, on võimalik viia neid otse sügoodi ehk embrüo koosseisu või indutseerida eelnevalt dediferentseeruma, mille järel saab neid muudetud genoomiga rakke kasutada kloonimisel, aga ka näiteks blastotsüsti injektsioonil (6). Autor: L-M. Houdebine, 2009 järgi modifitseerinud S. Kuuse.

Millised on need rakubioloogia lahendamata müsteeriumid, mida teadlased ikka veel selgitada ei oska?

Võime ju küsida, et mis oli enne, kas muna või kana? See mis oli mõistatus 100 aastat tagasi – näiteks, mida sisaldab raku keskel paiknev eraldiasuv ala, raku tuum? – selgus peale seda kui suudeti näidata, et seal on kromosoomid, mis koosnevad DNAst ja selgitati kromosoomides esineva pärilikkusaine struktuur.

Üks olulisi küsimusi tänapäeva rakubioloogias, mis osaliselt on esile kerkinud just tänu keemia ja füüsika suurele panusele bioloogiasse, on küsimus sellest, kuidas DNA struktuuri kätketud informatsioon realiseerub ühe elusorganismi kujunemisel. Ehk veelgi täpsemalt: kuidas ühesugune algne rakk, viljastatud munarakk, annab lõpuks niivõrd erinevaid järglasi (inimese puhul u 250 erinevat rakutüüpi), ehkki geneetiline materjal neis kõigis rakkudes tundub samasugune olevat ja ega arengukeskkondki ei erine? Mis põhjustab siis mitmekesisuse tekke? Kuidas kahest rakust (munarakust ja spermatosoidist) kujuneb välja just selline organism nagu me tunneme, näeme, kuuleme? Kui suur roll nendes protsessides on epigeneetikal, mis omistab suure osakaalu rakuliste protsesside mõjutamisele keskkonnategurite e väliste faktorite toimel. Kuidas toimub rakkudevaheline signalisatsioon? Millised biomolekulid, lisaks DNA-le, on võimelised informatsiooni kandma põlvkonnast põlvkonda? Mis on kasvajateke? Jne…

Inimese valge rasvkude. Rasvarakke täitev suur rasvatilk on surunud tsütoplasma koos tuumaga (nool) raku perifeeriasse. Mikrofoto (hematoksüliin-eosiin). Autor: Andres Arend.

Millised on põnevamad teaduslikud arengud rakubioloogias – ja kas uusim info jõudis ka õpikusse? Kui kiiresti selline õpik üldse vananeb?

Õpik hakkab vananema kohemaid pärast avaldamist. Jääb aga alles ammu tõestatud ja nö fundamentaalse valdkonna teadmine. See ei kao kuhugi. Ja et see teadmine eesti keeles avaldatud on, see ongi vast selle õpiku suurim pluss. Muutuvad aga arusaamised rakkude toimimise peenseadistustest – st kus ja kuidas ning mis põhjusel midagi saab või peab muutuma, et tervikorganism suudaks normaalselt eksisteerida, areneda ning end taastoota.

Uusima info õpikusse kirjutamine on keeruline küsimus, sest mõni uus teadussaavutus võib osutuda mõne aja möödudes hoopiski vildakaks. Loomulikult on iga peatüki juures ka uudseid lähenemisi (nt DNA aktivatsiooni/deaktivatsiooni küsimused, RNA interferents, mikroskoopia uued meetodid, GMO-de saamise võimalused, rakkude surma (apoptoosi) teatud uued aspektid, tüvirakkude kontseptsioon rakuteraapia aspektist jne.

Eesti taasiseseisvusaja esimese Tartu ülikooli rektori professor Jüri Kärneri doktoritöö oli teemal "Lüsosoomide osa rakkude diferentseerumises ja talitluses arenevates ja küpsetes kudedes" (1983). Oma töös uuris ta ka autolüsosoome. Elektronmikroskoobi fotol kana embrüo rakust on näha kahe membraaniga ümbritsetud autofagosoome (A), mis sisaldavad endas hulgaliselt veel lagundamata raku membraanseid struktuure ja rakuorganelle ning autofagolüsosoome (AL), mis on ümbritsetud ühe membraaniga. Autofagolüsosoomides, mis on autofagosoomidega liitunud lüsosoomid, toimub lõplik lagundamisele minevate struktuuride ja erinevate valkude degradatsioon. MK – mitokonder. Autor: Jüri Kärner.

Kas uus õpik sobib ka keskkooli bioloogiat toetama?

Õpetajad ja õpilased, kes on süvitsi huvitatud rakubioloogiast ning temaga piirnevatest erialadest, saavad sellest raamatust kindlasti head lugemist. Rakubioloogia võiks olla heaks õppematerjaliks nii bioloogidele kui ka keemikutele, füüsikutele, arstidele, veterinaaridele jt. Õpik on üldistav, kuid siin on ka väga spetsiifilisi osasid rakkude funktsioneerimise ja eristumise kohta.

Kui meil on omakeelne teadussõnavara ja me saame laborites asju ajada ka eesti keeles, pole karta, et Eesti kõrgharidus muganduks ingliskeelseks. Ühe kultuurrahva püsimisel on aga see äärmiselt tähtis.

 ---

Hetkel on 1867-leheküljeline õpik kättesaadav vaid elektrooniliselt (ePub), järgmisel aastal antakse see välja ka raamatuna: https://owncloud.ut.ee/owncloud/index.php/s/7W4lYeXv50t9up1/download

Raamatu autorid: Tiina Alamäe, Andres Arend, Joachim Matthias Gerhold, Sulev Ingerpuu, Kalle Kisand, Hannes Kollist, Sulev Kuuse, Kristiina Laanemets, Darja Lavõgina, Mart Loog, Dmitri Lubenets, Arnold Kristjuhan, Mardo Kõivumägi, Toivo Maimets, Aavo-Valdur Mikelsaar, Olga Mazina, Evi Padu, Heiti Paves, Pärt Peterson, Ago Rinken, Rein Sikut, Pille Säälik, Tanel Tenson, Tambet Tõnissoo, Raivo Uibo; Joonised: Emma Eensalu, Imbi Jaks, Sulev Kuuse, Kristiina Laanemets, Darja Lavõgina, Dmitri Lubenets, Maire Mandel, Rainer Nutt, Katrin Ruisu, Feliks Sarv, Ardo Sägi, Tambet Tõnissoo; Fotod: Andres Arend, Tiiu Ilus, Sulev Ingerpuu, Sirje Kivi, Kati Kuuse, Sulev Kuuse, Jüri Kärner, Dmitri Lubenets, Heleriin Margus, Aavo-Valdur Mikelsaar, Ruth Mikelsaar, Kärt Padari, Heiti Paves, Katrin Ruisu, Tiit Talpsep, Urmas Tartes, Tambet Tõnissoo.

Toimetaja: Randel Kreitsberg, Tartu Ülikool



ERR kasutab oma veebilehtedel http küpsiseid. Kasutame küpsiseid, et meelde jätta kasutajate eelistused meie sisu lehitsemisel ning kohandada ERRi veebilehti kasutaja huvidele vastavaks. Kolmandad osapooled, nagu sotsiaalmeedia veebilehed, võivad samuti lisada küpsiseid kasutaja brauserisse, kui meie lehtedele on manustatud sisu otse sotsiaalmeediast. Kui jätkate ilma oma lehitsemise seadeid muutmata, tähendab see, et nõustute kõikide ERRi internetilehekülgede küpsiste seadetega.
Hea lugeja, näeme et kasutate vanemat brauseri versiooni või vähelevinud brauserit.

Parema ja terviklikuma kasutajakogemuse tagamiseks soovitame alla laadida uusim versioon mõnest meie toetatud brauserist: