Hedelmöityksestä syntymään – elämän vaarallisin aika

Etelä-Suomen talvilomaviikko ja koko maa tursuaa lunta. Mikä helpotus – vai peräti unelmien täyttymys – koronakurjimuksen keskellä kaikille matkustusrajoituksista kärsiville.

Onpahan ainakin varaa valita, missä päin suksiansa ulkoiluttaa. Ja vaikka kaikkia lomalaisia sekä meitä etätyöläisiä taas kerran vahvasti kehotettiin harkitsemaan omasta kuplasta poistumista, suuntasimme oman klaanini kanssa keskemmälle pitkää Suomenmaata jäätävien sadekelien ja liukkauden ulottumattomiin.

Kesken Kimble-pelin havahduin miettimään, minkälaista onnenkauppaa tällä planeetalla pelataan. Kuinka vähän valtaa kenelläkään meistä on syntymässä saatuihin elämän pelinappuloihin.

Lähes olemattoman pienestä yksittäisestä todennäköisyydestä huolimatta monogeenisiä, noin 6 000–7 000 erilaista harvinaistautia sairastaa pelkästään Euroopassa karkeasti arvioituna 30 miljoonaa ihmistä. Tämä siitäkin huolimatta, että tuntuu mahdottomalta kuvitella hedelmöityksessä yhtyvän kaksi sukusolua, joihin molempiin on osunut sama tautia aiheuttava emäsparinmuutos tismalleen identtiselle kohdalle noin 3,2 miljardin emäsparin joukosta molempien perimää.

Montako solua alkio tarvitsee selvitäkseen hengissä?

Monet kehityksen häiriöistä aiheutuvat virheet ovat monogeenisiä tauteja yleisempiä, vaikka oireiden kirjo vaihtelee yhtä suuresti. Useimmiten lienee niin, että hedelmöitys ja alkionkehityksen ensimmäiset tapahtumat jäävät kantajaltaan huomaamatta, jos alkio varhaisen kehityshäiriön seurauksena poistuu kohdusta normaalista hieman viivästyneen kuukautiskierron mukana. Eteläafrikkalainen kehitysbiologian uranuurtaja Lewis Wolpert, joka kuoli 91 vuoden kunnioitettavassa iässä vajaa kuukausi sitten (2021), on viisaasti todennut:

”Elämäsi tärkein tapahtuma ei ole syntymä, häät tai kuolema, vaan gastrulaatio.”

Siinä muodostuvat elimistön akselit ja määräytyvät elinten aiheet oikeille paikoilleen. Keskeisen merkityksensä vuoksi gastrulaation epäonnistuminen selittää pitkälti varhaiset keskenmenot. Yksilönkehityksen varhaisimpien tapahtumien aikana syntyvät kromosomien non-disjunktiot johtavat parhaimmillaan elinkykyiseen Downin-lapseen (21 trisomia), mutta muiden kromosomien trisomioiden kohdalla elävänä syntyvä yksilö on harvinainen.

Wolpert esitti tämän päivän kehitysbiologian supertähti Magdalena Zernicka-Goetzille 15 vuotta sitten elämän perustaa käsittelevän kysymyksen:

”Kuinka monta solua alkio tarvitsee selvitäkseen hengissä?”

Zernicka-Goetz tutkimusryhmineen kiinnostui kokeneen kollegan kysymyksestä niin paljon, että tarttui toimeen ja selvitti asian. Wolpertille omistetussa Cell Reports -lehdessä (2012) julkaistussa artikkelissa vastaus paljastuu. Normaalin yksilönkehityksen jatkuminen hedelmöityksen jälkeen vaatii vähimmillään neljä alkion solua eli blastomeeriä.

Tähän tulokseen päädyttiin kokeilla, joissa elävä alkio halkaistiin eri varhaiskehityksen vaiheessa. Sen jälkeen puoliskojen kehityspotentiaalia seurattiin. Kykenevätkö eri osat tuottamaan kokonaisia eläviä yksilöitä? Vaikka kokeet tehtiin hiiren alkioilla, viimeaikaisten vertailevien tutkimusten perusteella näyttää siltä, että sama vähimmäissolumäärä tarvitaan myös ihmisen kehitykseen.

Kimerismissä kehittyvä alkio hotkaisee toisen alkion sisäänsä

Eräs kehitysohjelman virheistä johtuva erittäin mielenkiintoinen deformaatio on kimerismi. Usein kimeera saa alkunsa siten, että kaksoisraskauden alkuvaiheessa dominoivasti kehittyvä alkio imaisee toisen alkion itseensä. Imaistu alkio on lähtökohtaisesti elinkelvoton, mutta kun siitä jää solumassaa erilaistumaan dominoivan yksilön sisälle, se saa kimerismin kautta uuden elämän.

Kimerismi ei useimmiten aiheuta mitään ongelmia, ja jos kimerismin osuus jää alle 25 prosentin, sen havaitsemistodennäköisyys on olematon. Asia tulee helpommin ilmi, jos kimeera muodostuu eri sukupuolta olevista alkioista. Tällöin kehittyvä yksilö on geneettisesti osaksi mies ja osaksi nainen, ja se voi johtaa esimerkiksi sukupuolielinten sekavuuteen, jota toki esiintyy muistakin syistä. Joskus koko eliniän elimistössä mukana kulkenut sisarus ilmenee sattumalta vasta jonkun leikkauksen yhteydessä.

Esiintyvyydeltään harvinaisen kimerismin on nyt arveltu olevan huomattavasti yleisempää siitä syystä, että luonnollisesti alkunsa saaneista raskauksista jopa joka kahdeksas mahdollisesti on kaksosraskaus. Koska kaksosia syntyy kuitenkin huomattavasti vähemmän, kimerismin voisi olettaa olevan huomattavan yleistä.

Kehitysbiologian perusmekanismien tutkiminen selvittää elämän perustaa

Yksilön syntymä on suuri ihme, siitäkin huolimatta, kantaako uusi elämä mukanaan kehityksen virheitä. Kehitysbiologian perusmekanismien tutkiminen auttaa selvittämään elämän perustaa. Tämä tieto ensin mahdollistaa keinotekoisen elämän ja elinten luomisen. Sitten nekin helpottuvat ja muuttuvat lopulta luonnolliseksi osaksi lääketieteen käytäntöjä. Tästä hyvänä esimerkkinä on nykyinen viikonloppuharrastukseni eli vauvojen teko (huom! IVF-biologina, ei makuukamarin puolella).

Tutkimustyömme Helsingin yliopiston lääketieteellisessä tiedekunnassa puolestaan tähtää siihen, että kehityshäiriöiden mekanismien ymmärtämisen ja hyvän diagnostiikan lisäksi osaisimme jatkossa myös korjata nykyisellään parantumattomia perinnöllisiä sairauksia tai lievittää niiden oireita.

Jaa että miten siinä Kimble-pelissä kävi? Hävisin kolme kertaa peräkkäin samalle vastustajalle. Hetken tuntui, että ”p*§ka  peli, en pelaa enää ikinä”, kunnes muistin, että elämässä on pelattava käytettävissä olevin eväin ja annetuin nappuloin. Oli siis palattava käsillä olevan apurahahakemuksen pariin, mikäli aioin ehtiä mukaan niihin arpajaisiin.

Näissä karkeloissa häviämistä on pakon edessä harjoiteltu niin paljon, että se on arkipäiväistynyt. Harjoittelumotivaatio ei entisenä kilpaurheilijanakaan loppunut kentällä koetun harvinaisen tappion jälkeen, joten nyt viimeistelin hakemuksen tyytyväisin mielin sillä aiheeseen liittyvä, yhdessä pitkäaikaisen kollegan kanssa kirjoittamamme katsausartikkeli ehti julkaistuksi juuri ennen haun takarajaa.

Kansainvälistä harvinaisten sairauksien päivää vietettiin tänä vuonna Kalevalan päivänä 28.2. Vuoden 2021 harvinaisten sairauksien päivän teemana oli yhteistyö.

Satu Kuure
tutkimusryhmän johtaja, dosentti, Helsingin yliopisto