«1» Biofilmi-isäntä -vuorovaikutusta voidaan tutkia kudosmallissa. Laura Ahervo Ohjaajat: FM Annamari Paino ja FT Riikka Ihalin BIOKEMIA

Transkriptio

1 «1» Biofilmi-isäntä -vuorovaikutusta voidaan tutkia kudosmallissa Laura Ahervo Ohjaajat: FM Annamari Paino ja FT Riikka Ihalin BIOKEMIA Työssä kehitettiin ienkudosta jäljittelevä kudosmalli, joka tuottaa hampaan kiinnityskudoksen tulehduksen (parodontiitti) keskeistä tulehduksen välittäjäainetta, kun se altistetaan eräälle parodontiittia aiheuttavalle bakteerille. Lisäksi havaittiin, että tuottunut välittäjäaine sitoutuu bakteerin muodostamaan limamaiseen biofilmiyhdyskuntaan. Biofilmin kyky sitoa välittäjäainetta saattaisi alentaa ihmisen puolustusjärjestelmän tehokkuutta tulehduksessa. Tutkimamme bakteeri on yksi tärkeimmistä aggressiivisen parodontiitin aiheuttajista, joka kykenee muodostamaan biofilmin. Biofilmi sekä suojaa bakteereita että auttaa niitä kiinnittymään erilaisiin pintamateriaaleihin. Lisäksi biofilmien tiedetään olevan vastustuskykyisiä isännän immuunivasteelle ja heikentävän merkittävästi antibioottien vaikutusta infektioissa. Kudosmallin avulla voidaan jatkossa tutkia biofilmin kykyä aistia tulehduksen välittäjäaineita.

2 «2» Bakteerin ulkokalvoproteiini HofQ:n DNA:ta sitovan osan rakenteen määritys Mari Jääskeläinen Ohjaajat: FM Heidi Tuominen, Tri Michael Tarry, Tri Martin Högbom ja FT Riikka Ihalin BIOKEMIA Luonnollisella transformaatiolla eli kompetenssilla tarkoitetaan solun kykyä ottaa DNA:ta ympäristöstään. Molekyylitasolla bakteerien kompetenssin toimintamekanismi tunnetaan huonosti. DNA:n ajatellaan kuitenkin siirtyvän solukalvon yli solukalvoproteiinien muodostaman kanavan läpi. Työn tarkoituksena oli määrittää tällaisen kanavan yhden osan eli alayksikön, HofQ:n alkuosan kolmiulotteinen rakenne, jotta kompetenssin toiminnasta saataisiin lisätietoa. Alustavien tulostemme perusteella HofQ:n alkuosa kykenee sitomaan DNA:ta, millä saattaa olla tärkeä merkitys kompetenssin mekanismissa. Työssä kloonattiin, tuotettiin ja puhdistettiin HofQ-proteiinin alkuosa. Tämän jälkeen proteiini kiteytettiin ja sen rakenne määritettiin käyttäen apuna röntgensädekristallografisia menetelmiä. Työn tuloksena ratkaistiin HofQ:n alkuosan rakenne, minkä avulla on mahdollista tehdä päätelmiä proteiinin mahdollisesta toimintamekanismista. Osa ratkaistusta HofQ:n rakenteesta muistuttaa aikaisemmin ratkaistuja saman proteiiniperheen jo tunnettuja rakenteita. Osa rakenteesta on samankaltainen erään tunnetun nukleiinihappoa sitovan proteiinilaskoksen kanssa. Täten päättelemmekin, että HofQ saattaa sitoa DNA:ta tämän tunnetun proteiinilaskoksen avulla.

3 «3» Toiminnallisesti poikkeava solukalvon reseptori: EphB6 tyrosiinikinaasireseptori Saara Korpela Ohjaajat: FT Sari Paavilainen, FT Juha-Pekka Himanen BIOKEMIA Tutkittu proteiini, hiiren EphB6, kuuluu Eph -tyrosiinikinaasireseptorien perheeseen. Se on solukalvon läpäisevä reseptoriproteiini, joka reagoi toisten solujen pinnalla olevien reseptorien, efriinien, kanssa. Tämä mahdollistaa tärkeiden viestien kulkeutumisen kahden eri solun välillä. Erilaisia Eph reseptoreita tavataan laajasti eri eläinlajeissa. Hiiren reseptori ei eroa huomattavasti ihmisen vastaavasta reseptorista. Tutkimuksessa käsiteltiin sitoutumisessa tärkeintä efriinejä sitovaa osaa proteiinista. Työssä tuotettiin proteiinia Escherichia Coli bakteerissa sekä Baculovirus infektoiduissa hyönteissoluissa. Proteiinia puhdistettiin kromatografisilla menetelmillä. Työssä ilmeni, että proteiini saostui useissa eri käytetyissä työvaiheissa. Proteiinia ei saatu tuotettua suuria määriä liukoisessa muodossa, joten yritettiin kehittää tutkimusmenetelmä, jossa proteiinia ei tarvita runsaasti, mutta millä kyettäisiin määrittämään miten proteiini sitoutuu efriineihin. Määritysmenetelmän kehittämisessä ongelmaksi muodostui proteiinien ei-tarkoituksenmukainen sitoutuminen muihin käytettyihin materiaaleihin. EphB6 reseptorin rakennetta ei tunneta, mutta alustava rakennemalli kyettiin muodostamaan teoreettisesti vertaamalla proteiinin aminohappojärjestystä jo tunnettuihin proteiinirakenteisiin. Eph reseptorien tehtävänä on osaltaan ohjata esimerkiksi sitä, missä kohdassa verisuoni tai hermosolu kulkee elimistössä. Eph reseptorit vaikuttavat myös muun muassa solujen erikoistumiseen ja toimivat tärkeinä säätelijöinä yksilönkehityksessä. Syöpäsoluissa Eph resptorit saattavat toimia epänormaalisti. Tutkittua EphB6 reseptoria on löydetty pääasiassa kahdesta eri elimestä, aivoista sekä kateenkorvasta, joista jälkimmäisessä se osallistuu osaltaan yhden valkosolujen alatyypin, T imusolujen, erikoistumisprosessiin. Mielenkiintoista on myös, että tutkitusta proteiinista puuttuu myös tyrosiinikinaasireseptoriperheelle tyypillinen ns. kinaasitoiminto, joka on hyvin yleinen viestinvälitysmekanismi soluissa, ja määrittelee kyseisen reseptoriperheen toimintaa. Kinaasitoiminnolla tarkoitetaan sitä, että kinaasina toimiva proteiini liittää kohdeproteiineihinsa fosforyyliryhmiä tiettyihin aminohappoihin, tässä tapauksessa tyrosiineihin. Tämä aikaansaa viestin kulkeutumisen eteenpäin solussa. Kinaasitoiminnon puutteesta huolimatta tutkittu reseptori on aktiivinen, joten se saattaa toimia toisen vastaavan reseptorin avustuksella.

4 «4» VEGFR-3 lupaava kohdemolekyyli syöpälääkkeiden kehitykselle Krista Heinolainen Ohjaajat: LT Tuomas Tammela ja akatemiaprofessori Kari Alitalo BIOKEMIA VEGFR-3 (verisuonikasvutekijä-reseptori-3) on muita aineita vastaanottava proteiinimolekyyli, joka ilmenee spesifisesti ainoastaan syöpäkasvaimen verisuonten seinämän soluissa eli endoteelisoluissa. VEGFR-3 sekä verisuonten liitosproteiini VE-kadheriini voivat sitoutua itsenäisesti toiseen molekyyliin, ilman verisuonen kasvutekijöitä. Nämä löydökset auttavat ymmärtämään verisuonten uudismuodostuksen eli angiogeneesin mekanismeja. Verisuonten uudismuodostus on välttämätöntä syöpäkasvaimen kehittymiselle, sillä kasvain saa tarvittavat ravinteet verisuonien kautta. Angiogeneesin estäminen onkin keino estää syövän kasvua. Tutkimuksen tarkoitus oli selvittää VEGFR-3:n huonosti tunnettuja signaaleja verisuonissa. Kokeissa käytettiin ihmisen endoteelisoluja, joiden VEGFR-3 signaali oli estetty. Angiogeneesiä tutkittiin myös hiiren verkkokalvossa ja kasvainmallissa. Alustavien tulosten perusteella VEGFR-3 on lupaava kohdemolekyyli angiogeneesiä estävien lääkeaineiden kehitykselle.

5 «5» Uusi tapa tutkia viruksen sitoutumista soluun Johannes Merilahti Ohjaajat: FT Pekka Rappu, FM Johanna Jokinen ja prof. Jyrki Heino BIOKEMIA Erikoistyössäni olen kehittänyt uutta tapaa tutkia viruksen sitoutumista soluun. Erityisillä linkkimolekyyleilla pystytään sitomaan solun sisällä olevat virusten sitoutumiseen vaikuttavat proteiinit toisiinsa. Pieniin magneettipartikkeleihin kiinnitettyjen virusten avulla pystytään eristämään toisiinsa sidotut proteiinit magneetilla soluista ja lopuksi tunnistamaan ne massaspektrometrilla. Tällä menetelmällä pystytään tarkasti tunnistamaan virusten soluun sitoutumiseen vaikuttavat proteiinit. Työssäni selvitin, mitkä solun sisällä olevat proteiinit vaikuttavat siihen, kun echovirus 1 sitoutuu α2β1 integriineihin. Alustavista analyysituloksista löydettiin muutamia uusia ehdokkaita vaikuttaviksi proteiineiksi. Integriinit ovat solujen pinnalla olevia proteiineja, jotka välittävät viestejä sisään ja ulos solusta. Integriinien avulla solu myös tarttuu ympäristöönsä. Echovirus 1 aiheuttaa ihmisisssä sairauksia, kuten aivokalvontulehdus, sydäntulehdus, ihottuma sekä lieviä hengitys ja ruuansulatuselimistön sairauksia. Echovirus 1 sitoutuu integriineistä α2β1 integriineihin päästäkseen solun sisälle.

6 «6» Kindliini ja taliini vaikuttavat echovirus 1:den ja α 2 β 1 -integriinin vuorovaikutukseen Pirjo Tissari Ohjaajat: FM Johanna Jokinen, FM Maria Salmela ja prof. Jyrki Heino BIOKEMIA Kindliini ja taliini ovat integriinejä aktivoivia proteiineja, jotka tutkimusteni perusteella vähentävät echovirus 1:den tarttumista soluihin. Nämä tulokset tukevat väitettä, jonka mukaan echovirus 1 tarttuu inaktiiviseen α 2 β 1 - integriiniin. Echovirus 1 tunkeutuu soluun eri tavalla kuin mikään muu virus, joten työn tarkoituksena oli selvittää osallistuvatko kindliini ja taliini echovirus 1:den pääsyyn solun sisään. Integriinit ovat solukalvon läpäiseviä proteiineja, jotka välittävät viestejä soluun ja solusta ulos. Integriinit aktivoituvat kun niiden solunsisäiseen osaan kiinnittyy niitä aktivoivia proteiineja, kuten kindliini ja taliini, jonka jälkeen integriini tarttuu solun ulkopuolisella osallaan kohteisiinsa, joita sanotaan ligandeiksi. α 2 β 1 -integriinin tärkein ligandi on kollageeni, joka sitoutuu integriineihin niiden ollessa aktiivisessa muodossa, mutta echovirus 1 tarttuu α 2 β 1 -integriiniin niiden ollessa taipuneessa eli inaktiivisessa muodossa. Echovirus 1 aiheuttaa aivokalvontulehdusta, sydäntulehdusta, ihottumaa, sekä lieviä hengitys- ja ruuansulatuselimistön sairauksia. Proteiinien vaikutusta tutkittiin hiljentämällä geenien toiminta ihmisen luusyöpä- ja ihosoluissa ja näytteet infektoitiin echovirus 1:dellä. Kindliinin määrää myös lisättiin soluissa ja tutkittiin miten se vaikuttaa viruksen tarttumiseen soluun. Näytteitä tutkittiin pääasiassa konfokaalimikroskopialla, mutta geenien hiljentyminen todettiin myös määrittämällä proteiinien määrät soluissa.

7 «7» Akt kinaasit vaikuttavat integriinien aktiivisuuden säätelyyn Reetta Virtakoivu Ohjaaja: Prof. Johanna Ivaska BIOKEMIA Eturauhassyöpä on miesten yleisin syöpä. Työssä tutkittiin sen leviämiseen vaikuttavia signalointireittejä. Saatujen tulosten mukaan Akt1 ja Akt2 kinaasien toiminnan estäminen eturauhassyöpäsoluissa lisää solun pinnan tarttumisreseptoreiden eli integriinien aktiivisuutta. Akt kinaasit ovat solunselvitymismolekyylejä, jotka estävät ohjelmoitua solukuolemaa ja edistävät solujen kasvua. Integriinit puolestaan kiinnittävät soluja ympäristöönsä ja niiden aktivoituessa solujen liikkuminen lisääntyy. Tämän vuoksi integriinien aktiivisuuden lisääntyminen syöpäsolun pinnalla mahdollisesti edistää syövän leviämistä. Akt1 ja 2 kinaasien aktivaation estyminen voi siis olla yksi syövän leviämistä aiheuttava mekanismi. Työssä suoritettiin myös 3280 molekyylin tehoseulonta, jonka avulla yritettiin löytää uusia potentiaalisia lääkeainemolekyylejä, jotka estäisivät Akt3 kinaasin toimintaa. Akt3 kinaasin kasvaneen aktiivisuuden tiedetään aiheuttavan huonoa selviytymisennustetta useissa syövissä. Tehoseulonnassa löydettiinkin muutama Akt kinaasien toimintaa estävä molekyyli, mutta yksikään niistä ei ollut spesifinen ainoastaan Akt3 isomuodolle. Niiden ja Akt kinaasien tarkempien vuorovaikutusten selvittäminen vaati kuitenkin vielä lisää tutkimista.

8 «8» Proteiinivuorovaikutukset kertovat syövän ja kiveksen yhteisen proteiinin biologisesta toiminnasta Janica Mäkelä Ohjaajat: FM Camilla Nylund ja prof. Jyrki Heino BIOKEMIA CT16 on proteiini, joka kuuluu syöpä/kives-antigeeneihin (CT-antigeenit), ja sen on nimensä mukaisesti havaittu ilmentyvän vain kiveksissä ja tietyissä syövissä. Sen biologista merkitystä ei tunneta, mutta nyt on löydetty joitakin proteiinikandidaatteja, joiden kanssa CT16 saattaa olla vuorovaikutuksessa. Tutkimusten edetessä pidemmälle näiden vuorovaikutuskumppanien perusteella voidaan saada tietoa CT16:n tehtävistä niin kiveksissä kuin syövässäkin. Syöpä/kives-antigeenit ovat mielenkiintoisia kahdestakin syystä. Ensinnäkin niiden ilmentyminen on rajoittunut vain sukusolulinjan soluihin ja syöpään. Tämän perusteella on kehitelty teoria, jonka mukaan CT-antigeenit vaikuttaisivat solujen muuttumiseen pahanlaatuisiksi. CT-antigeenien toiminnan tunteminen saattaa siis auttaa ymmärtämään syövän kehitystä. Tämän lisäksi ne ovat ominaisuuksiltaan potentiaalisia syöpärokotteita, joina niistä joitakin on melko paljon tutkittu. Kaikesta huolimatta niiden biologisesta toiminnasta sekä syövässä että sukusolulinjassa on vielä hyvin vähän tietoa. CT16:n kanssa vuorovaikuttavia proteiineja etsittiin hiivakaksoishybridimenetelmällä ihmisen proteiinien joukosta (ihmisen cdnakirjaston koodaamat proteiinit). Vuorovaikutukset ovat tähän asti siis havaittu vain hiivassa, joten seuraavaksi on tarkoitus varmistaa, tapahtuvatko havaitut vuorovaikutukset myös solun ulkopuolella ja ihmissoluissa.

9 «9» Syanobakteerien mutageneesi kohti tehokasta biovedyn tuottoa Linda Vuorijoki Ohjaaja: FT Patrik R. Jones BIOKEMIA Vetykaasu (H 2 ) on yksi lupaavimmista tulevaisuuden energianmuodoista, jonka etuja ovat päästöttömyys ja periaatteessa rajaton saatavuus vedestä. Syanobakteerien vedyntuotto perustuu auringonvalon muuttamiseen kemialliseksi energiaksi yhteyttämisen (fotosynteesin) valoreaktiossa, jossa vedestä irronneita elektroneja ohjautuu ferredoksiinientsyymin kautta suoraan vetyä tuottavalle hydrogenaasientsyymille. Hydrogenaasien aktiivisessa keskuksessa olevat rautasulfidit ovat kuitenkin hyvin herkkiä fotosynteesin veden hajotuksessa jatkuvasti syntyvälle hapelle, joten syanobakteerien luontainen vedyntuotto jää tavallisesti pieneksi. Biovetytutkimuksen suurin haaste onkin ratkaista vetyä tuottavien entsyymien happiherkkyys. Erikoistyön tavoitteena oli selvittää rautasulfidien muodostumiseen ja korjaamiseen liittyviä ilmiöitä mutageneesin ja sitä seuraavien entsymaattisten määritysten avulla Synechocystis sp PCC 6803 ja Synechococcus sp PCC syanobakteereissa. Rautasulfidien muodostamisesta vastuussa olevien geenien ilmenemistä negatiivisesti säätelevän sufr-proteiinin geeni saatiin inaktivoitua. Kokeiden suorittaminen tällä mutaatiokannalla on vielä kesken, mutta oletettavasti mutaatio parantaa syanobakteerien kykyä korjata proteiineihin (mm. hydrogenaasiin) kiinnittyneitä rautasulfideja ja siten tehostaa vedyntuottoa. Tähän mennessä saatujen tulosten perusteella on jo nähtävissä mutaation luonnollista kantaa parempi selviytyminen erityisesti voimakkaan valon aiheuttamassa tavallista suuremmassa happialtistuksessa. Maailman energiantarpeen kasvu ja hiilidioksidipäästöjen aiheuttama ilmastonmuutos pakottavat ihmiskunnan siirtymään pikaisesti puhtaampiin energialähteisiin. Auringon energiaa voidaan teoriassa muuttaa vedyksi jopa kymmenen prosentin hyötysuhteella, mutta kuitenkin vähintään 7 %:n tehokkuutta pidetään edellytyksenä biovedyn kaupallistamiseksi. Tällöin vain pari prosenttia maapallon pinta-alasta riittäisi tuottamaan ihmiskunnan tarvitseman energian. Vedyntuotannon kasvattamiseksi vaadittavalle tasolle on luontaisestikin tehokkaita vedyntuottajakantoja ja niiden metaboliaa edelleen muokattava mm. edellä mainituin bioteknologisin keinoin.

10 «10» Uusi yksinkertaisempi määritys hepatiitti B - ja hepatiitti C - virusinfektioiden havaitsemiseksi Liisa Valtonen Ohjaajat: LuK Teppo Salminen, FM Tiina Myyryläinen, prof. Tero Soukka ja prof. Kim Pettersson MOLEKULAARINEN BIOTEKNIIKKA JA DIAGNOSTIIKKA Erikoistyössä kehitettiin immunomääritys, jolla hepatiitti B - (HBV) ja hepatiitti C -virusinfektiot (HCV) voidaan havaita samanaikaisesti yhdestä seeruminäytteestä. Menetelmä perustuu HCV-vasta-aineiden ja hepatiitti B - viruksen pintaproteiinin (HBsAg) havaitsemiseen seeruminäytteestä kahdella eri aallonpituudella fluoresoivalla alkuaineionilla terbiumilla ja europiumilla. Perinteisillä menetelmillä molempien virusinfektioden havaitsemiseksi joudutaan tekemään kaksi erillistä määritystä, mikä on työlästä, kallista ja vaatii enemmän näytemateriaalia kuin yksi määritys. HBV- ja HCV-infektiot ovat maailman laajuinen ongelma, joka aiheuttaa vuosittain lähes miljoonan ihmisen kuoleman. Virukset aiheuttavat maksatulehduksen, joka voi kroonisena johtaa maksakirroosiin ja -syöpään. Koska molemmat virukset tarttuvat veriteitse, on infektioiden havaitseminen tärkeää esimerkiksi luovutettua verta seulottaessa. Tällä hetkellä herkin menetelmä HBV- ja HCV-infektion havaitsemiseksi on nukleiinihappomääritys. Nukleiinihappomäärityksiin verrattuna immunomääritykset ovat kuitenkin edullisempia ja yksinkertaisempia ja siksi parempi vaihtoehto muun muassa kehittyviin maihin, joissa infektioiden esiintyvyys on yleisempää ja hintavien menetelmien käyttö on rajallista.

11 «11» Nopeutta, herkkyyttä ja kustannustehokkuutta potilasläheisiin laboratoriokokeisiin Aarne Lemponen Ohjaaja: FM (Väit.) Lasse Välimaa MOLEKULAARINEN BIOTEKNIIKKA JA DIAGNOSTIIKKA Keskitettyihin laboratoriotutkimuksiin verrattuna potilaan tai näytteenottopaikan läheisyydessä tehtävä vieritestaus on useimmiten halvempaa, helpompaa ja huomattavasti nopeampaa. Vieritestaukseen hyvin soveltuvia kasetti- ja lastu-tyyppisiä testisysteemejä on nykyisin aktiivisessa tutkimus- ja kehitysvaiheessa. Tällaisilla kaseteilla on usein reaktiossa tarvittavat liuokset ja biokemialliset reaktiiviset aineet valmiiksi varastoituna, jolloin testaustilanteessa tarvitsee vain lisätä näyte (veri, sylki tms.) kasettiin. Työssä hyödynnettiin usean eri biokemiallisen merkkiaineen (analyytin) kanssa toimivaa vieritestaukseen sopivaa määrityskasettia jolla kehitettiin määritys kilpirauhasta stimuloivalle hormonille (tyreotropiini, TSH). Näytteenä toimii pieni määrä verta. TSH-määrityksen optimointi tuotti teknistä perustietoa heterogeenisen immunomäärityksen toimivuudesta kasettiympäristössä, mikä helpottaa muiden samalla periaatteella toimivien määritysten käyttöönottoa. Määritysjärjestelmää voidaan tulevaisuudessa käyttää kilpirauhasen vajaa -tai liikatoiminnan havaitsemiseksi tai esimerkiksi sydäninfarktin varhaiseen toteamiseen nopeasti ja kustannus-tehokkaasti. Määrityskasetille optimoitiin europium-ioneja sisältäviä 107 ja 92 nm:n polystyreeni-nanopartikkeleita sekä kahta eri vasta-ainetta hyödyntävä immunomääritys. Käytetyt vasta-aineet tunnistavat kilpirauhasta stimuloivan hormonin. Työssä tarkasteltiin immunomäärityksen optimaaliselle toiminnalle olennaisia oloja, kuten lämpötilaa määrityksen eri pisteissä, reaktiotilavuuksia ja aikoja, liuosten koostumuksia ja pitoisuuksia, leima-ainemääriä, säilytysolosuhteita sekä mikrofluidiikan vaikutuksia ja toimintaa tietokoneohjatulla ruiskumekaanisella järjestelmällä. Määrityskasetin reaktioalueen pesutekniikat, pesuaineen vahvuus sekä koostumus olivat myös tarkasteltavina. Nanopartikkelileimat toimivat herkkinä reporttereina sillä altistettaessa partikkelit ultraviolettisäteilylle ne fluoresoivat kirkkaasti. Pienitilavuisilla reaktiokanavilla nesteiden ominaisuuksilla oli suuri vaikutus määrityksen toimivuuteen (nesteliikkeet ja kuplanmuodostus) ja reaktiokammion pesun onnistumiseen. Työssä osoitettiin että 15 minuutin vieritestausmääritys kilpirauhasta stimuloivalle hormonille toimii uudella määritysalustalla teknisesti hyvin ja oikealla tavalla.

12 «12» Eri levypinnoitusmenetelmillä kohti sitovampia määrityksiä Veikko Wahlroos Ohjaajat: FT Leena Kokko, FT Katri Kuningas MOLEKULAARINEN BIOTEKNIIKKA JA DIAGNOSTIIKKA Työssäni keskityttiin diagnostisissa määrityksissä käytetyn kuoppalevyn pinnoittamiseen käyttämällä tunnettuja menetelmiä ja kehittämällä uusi menetelmä. Uudesta menetelmästä seuranneet parantuneet sitomisominaisuudet tuovat uusia mahdollisuuksia määrityksille, jotka vaativat suurta sitomiskapasiteettia ja pientä proteiinin irtoamista. Eri menetelmin pinnoitettuja levyjä vertailtiin sitomiskapasiteetin sekä proteiinin irtoamisen suhteen. Nämä kaksi ominaisuutta olivat parempia levyllä, jossa oli käytetty uutta pinnoitusmenetelmää. Levyjä kokeiltiin myös diagnostisessa määrityksessä, jossa kiinnitettiin huomiota taustasignaaliin ja herkkyyteen. Tässä määrityksessä levyistä saadut tulokset olivat lähes identtiset. Kuoppalevyjen laadulla on suuri merkitys diagnostisissa määrityksissä. Parantamalla kuoppalevyjen sitomisominaisuuksia voidaan diagnostisista määrityksistä saada yhä stabiilimpia, luotettavampia ja toistettavampia.

13 «13» Uusi määritys myrkyllisten sinilevien havaitsemiseksi Nina Elonen Ohjaajat: LuK Henna Hautala, FM Markus Vehniäinen MOLEKULAARINEN BIOTEKNIIKKA JA DIAGNOSTIIKKA Myrkyllisten sinilevien eli syanobakteerien havaitsemiseksi kehitettiin uusi määritys. Määrityksen avulla onnistuttiin havaitsemaan maksalle haitallisten myrkkyjen, mikrokystiinien, aktiivinen tuotto. Määritys perustuu mikrokystiinien biosynteesiin osallistuvan geenin lähetti-rna:n havaitsemiseen. Syanobakteerit ovat yleisiä erilaisissa vesistöissä. Osa syanobakteereista tuottaa monenlaisia myrkkyjä, joista maksaa vaurioittavat mikrokystiinit ovat Suomen vesissä yleisimpiä. Kehitetty menetelmä mahdollistaa aktiivisesti mikrokystiinejä tuottavien syanobakteerien havaitsemisen vesinäytteistä. Määrityksen toimivuus testattiin Microcystis aeruginosa -syanobakteerista eristetyllä kokonais-rna:lla. Määrityksellä pitäisi olla mahdollista havaita samanaikaisesti Suomen vesistöissä yleisten Anabaena-, Microcystis- ja Planktothrix-suvun syanobakteerien mikrokystiinien tuotto.

14 «14» Uusi diagnostinen testi adenoviruskantojen erottelemiseksi Maija Karp Ohjaajat: FM Minna Ylihärsilä ja prof. Tero Soukka MOLEKULAARINEN BIOTEKNIIKKA JA DIAGNOSTIIKKA Uudella testillä voidaan mahdollisesti tulevaisuudessa erotella eri adenoviruskannat toisistaan virusten geenien perusteella. Tällä hetkellä testillä pystytään erottelemaan kymmenen adenoviruskannan kaltaiset keinotekoiset geenisekvenssit. Testissä hyödynnetään merkkiaineena sellaisia nanopartikkeleita, jotka tuottavat valoa, kun niihin kohdistetaan laserilla infrapunavaloa. Tuotetun valon voimakkuus pystytään mittaamaan uudella kuvantavalla laitteella. Testi toimii mallina niin sanotusta monianalyyttimäärityksestä, jossa voidaan samalla kertaa yhdestä näytteestä havaita esimerkiksi useampi taudinaiheuttaja. Uusi kuvantava mittalaite soveltuu hyvin tällaisiin määrityksiin ja lisäksi sen etuina ovat nopeus sekä laitteiston yksinkertaisuus. Adenovirukset luokitellaan 52:een eri tyyppiin valkuaisainekuoressa olevien erojen perusteella ja edelleen kuuteen eri lajiin. Ne voivat aiheuttaa infektioita useissa elimissä kuten keuhkoissa, hengitysteissä ja silmissä. Adenovirusinfektioiden esiintyvyys on suurta, mutta adenovirusinfektio on hankala erottaa muiden virusten tai bakteerien aiheuttamista hengitystieinfektioista.

15 «15» Klamydia esiin virtsanäytteistä aiempaa nopeammin ja luotettavammin Antti-Heikki Tapio Ohjaajat: FM Ari Lehmusvuori ja FM Ulla Karhunen MOLEKULAARINEN BIOTEKNIIKKA JA DIAGNOSTIIKKA Klamydia on maailman yleisin sukupuolitauti. Taudin aiheuttaja Chlamydia trachomatis -bakteeri tarttuu suojaamattomissa seksikontakteissa. Taudin itämisaika on 1 3 viikkoa ja se on suurimmassa osassa tartuntoja oireeton. Oireettomanakin se voi silti aiheuttaa naisille klamydiatulehduksen ja munatorvien arpeutumisen kautta lapsettomuutta. Miehillä klamydia voi levitä kiveksiin ja aiheuttaa hedelmättömyyttä. Oireettomuutensa takia tauti leviää helposti. Erikoistyössä kehitettiin klamydiavirtsanäytteille yksinkertaisia esikäsittelymenetelmiä, jotta itse määrityksessä käytettävä näytemateriaali saataisiin valmistettua virtsasta nopeasti. Näytemateriaalina käytettiin virtsasta eroteltua kiintoainesta, joka sisältää klamydiasoluja. Aiemmissa menetelmissä näytteiden esikäsittely on usein paljon aikaa vievää ja monivaiheista. Analyysimenetelmä perustui klamydiabakteerin perimäaineksen eli DNA:n monistamiseen. Jos näytteessä oli klamydiaa, sen DNA monistui entsyymireaktiossa ja monistunut DNA voitiin havaita siihen sitoutuvien valoa tuottavien DNA-koetinmolekyylien avulla. Koetinmolekyyleissä käytettävä uusi teknologia mahdollistaa aiempaa herkemmän ja nopeamman määrityksen.

16 «16» Tyrnille ominaisten sokerijohdannaisten vaikutus tyrnimehun makuun Sari Puputti Ohjaajat: FM Oskar Laaksonen, FT Mari Sandell, FT Baoru Yang ja prof. Heikki Kallio ELINTARVIKEKEMIA Työssä oli tarkoituksena selvittää, onko kahdella tyrnimarjan sokerijohdannaisella, etyyli-β-d-glukosidilla ja L-kvebrakitolilla, vaikutusta tyrnimehun makuun. Koska etyyli-β-d-glukosidia ei ole kaupallisesti saatavilla, kehitettiin menetelmä yhdisteen eristämiseen tyrnimehusta. Elintarvikekelpoisen etyyli-β-d-glukosidin eristäminen onnistui kromatografisesti, mutta menetelmän hitauden takia työ on kesken ja sokeriyhdisteitä ei ole vielä päästy analysoimaan aistinvaraisesti. Yhdisteistä tutkitaan aistinvaraisesti ainakin niiden makeutta, happamuutta, karvautta ja astringoivuutta. Tyrnimarjojen maku ja kemiallinen koostumus vaihtelee paljon eri alalajien marjojen välillä. Esimerkiksi monet kiinalaiset alalajit tuottavat makeita ja suomalaiset alalajit happamia ja karvaita marjoja. Myös tutkimiemme yhdisteiden määrät poikkeavat toisistaan kiinalaisissa ja suomalaisissa tyrnimarjoissa, joten yhdisteillä voi olla vaikutusta marjojen makuun. Etyyli-β-D-glukosidin ja L-kvebrakitolin aistinvaraisen laadun arvioinnit auttavat ymmärtämään paremmin, mistä tyrnin omaperäinen maku johtuu. Lisäksi jos käy ilmi, että yhdisteillä on vaikutusta tyrnimehun makuun, tietoa voidaan käyttää hyväksi valittaessa marjaa esim. jalostukseen tai elintarvikekäyttöön.

17 «17» Intian karviaismarjassa on monimutkainen fenoliyhdistekoostumus Maaria Kortesniemi Ohjaajat: FM Pengzhan Liu, FT Baoru Yang ja prof. Heikki Kallio ELINTARVIKEKEMIA Intian karviaismarja (Phyllanthus emblica L.) sisältää runsaasti erilaisia fenoliyhdisteitä, joilla saattaa olla erityisiä terveysvaikutuksia. Erikoistyössä havaittiin fenoliyhdisteiden olevan pääasiassa galaktaarihapon ja gallushapon johdannaisia, sekä kyseiselle marjalle tyypillisiä yksinkertaisia ellagitanniineja. Fenoliyhdisteet määritettiin nestekromatografia- ja massaspektrometriamenetelmien avulla. Intian karviaismarja on Kaakkois-Aasiasta peräisin oleva marja, jota on hyödynnetty mm. Intiassa ja Kiinassa niin elintarvikkeena kuin luonnonlääkkeenäkin sen terveyttä edistävien ominaisuuksien takia. Erityisesti sen ylipainolle ja tyypin II diabetekselle ominaisiin terveysriskeihin vaikuttavat bioaktiiviset yhdisteet haluttaisiin selvittää tarkemmin. Intian karviaismarjan fenoliyhdisteiden tutkiminen on haastavaa niiden runsaan määrän ja herkän hajoamisen takia. Yhdisteiden tunnistaminen on osittain vielä kesken, joten on mahdollista, että toistaiseksi tuntemattomien yhdisteiden joukosta löydetään jokin uusi mielenkiintoinen rakenne. Lisäksi työtä jatketaan vertailemalla eri kasvupaikoista kerättyjen marjojen fenoliyhdistekoostumuksia.

18 «18» Marjojen syönnin vaikutukset plasman ja virtsan yhdisteisiin sekä veren rasvapitoisuuteen Anni Lindstedt Ohjaajat: FM Riikka Järvinen, FM Henna-Maria Lehtonen, dos. Jari Sinkkonen ja prof. Heikki Kallio ELINTARVIKEKEMIA Marjojen syönnillä tiedetään olevan monia positiivisia vaikutuksia ihmisen terveyteen. Ravinnon lyhytaikaiset, eli niin sanotut aterianjälkeiset vaikutukset, vaikuttavat myös pitkällä aikavälillä ihmisen terveyteen. Esimerkiksi veren korkea rasvapitoisuus ja rasvan häiriintynyt poistuminen verestä aterioinnin jälkeen lisäävät riskiä sairastua sydän- ja verisuonitauteihin. Tyrnimarjan lisäys rasvaa sisältävään ateriaan saa aikaan veren rasvapitoisuuden maltillisemman nousun, jonka huippu saavutetaan useita tunteja myöhemmin kuin ilman marjaa nautitun aterian jälkeen. Samankaltainen vaikutus on havaittu myös eräiden proteiinien lisäyksellä rasvapitoisen aterian joukkoon. Tyrnimarja aiheuttaa myös muita muutoksia plasman yhdisteisiin. Eräs marjan sisältämä sokeri, etyyli-beta-d-glukoosi, on havaittavissa plasmassa jo puoli tuntia aterian nauttimisen jälkeen. Lisäksi se voidaan löytää virtsasta kolmen tunnin sisällä ruokailusta. Kyseinen sokeri on tyrnimarjalle tyypillinen, mutta muutoin kasvikunnassa harvinainen. Tämän erikoistyön perusteella ei kuitenkaan voida sanoa, onko kyseisellä sokerilla vaikutuksia yleiseen sokeriaineenvaihduntaan aterian jälkeen. Puolukan nauttiminen rasvaisen aterian yhteydessä näyttää puolestaan nostavan merkittävästi virtsan hippurihappopitoisuutta. Kyseistä happoa syntyy puolukan polyfenolisista yhdisteistä suoliston bakteerien ja maksan toiminnan seurauksena. Kyseisellä hapolla epäillään olevan osuutta puolukan virtsatieinfektiolta suojaavaan vaikutukseen. Yhdisteiden määrittämiseen plasma- ja virtsanäytteistä käytettiin ydinmagneettiseen resonanssispektroskopiaan (NMR) perustuvaa mittausmenetelmää. Tällaisia biologisia näytteitä mitattaessa menetelmä ei edellytä näytteen monimutkaista esikäsittelyä, jonka seurauksena mitattavan näytteen sisältämät yhdisteet saattaisivat hajota tai muuten muuttua. Näin on mahdollista saavuttaa mahdollisimman todenmukainen ja kattava kuva näytteen yhdisteistä.

19 «19» Kemiallisen koostumuksen ja rakenteen vaikutus emulsion säilyvyyteen virvoitusjuomassa Mirka Kaariste Ohjaajat: FT Eila Järvenpää 1, FT Pirjo Rantamäki 1, FT Jukka Kronlöf 2 ja prof. Rainer Huopalahti 1 Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus (MTT), 2 Oy Hartwall Ab ELINTARVIKEKEMIA Emulsio on kahden toisiinsa sekoittumattoman nesteen seos, joka saadaan pysymään tasaisena emulgaattorin avulla. Yleisin elintarvike-emulsio on öljy vedessä -emulsio, kuten esimerkiksi maito ja majoneesi. Emulsion pysyvyyteen vaikuttavat monet tekijät, kuten öljyn ja veden määrä sekä emulgaattorin ja homogenoinnin tehokkuus. Tarkastelemalla emulsion rakennetta mikroskoopilla saadaan tietoa emulsion pysyvyydestä. Pienet, tasakokoiset ja tasaisesti vesiympäristöön jakautuneet öljypisarat ennustavat emulsion hyvää säilyvyyttä. Virvoitusjuomissa käytetään emulsioita tuomaan juomaan aromia, väriä ja sameutta. Virvoitusjuomaemulsiot poikkeavat muista elintarvike-emulsioista siinä, että virvoitusjuomaemulsioita ei kuluteta sellaisenaan, vaan satakertaisesti vedellä laimennettuna virvoitusjuomassa. Laimea ympäristö ja virvoitusjuomien pitkä säilyvyysaika tuovat haasteita emulsion säilyvyydelle. Siksi elintarvikkeen valmistajan onkin tärkeää tuntea emulsion koostumuksen ja rakenteen vaikutus emulsion ja samalla koko tuotteen säilyvyyteen. Työ tehdään yhteistyössä Oy Hartwall Ab:n ja Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskuksen (MTT) kanssa. Työn tarkoituksena on selvittää mitkä tekijät vaikuttavat emulsion pysyvyyteen virvoitusjuomassa. Tavoitteena on löytää teollisuuden käyttöön soveltuvat nopeat menetelmät osoittamaan erilaisten emulsioiden soveltuvuutta virvoitusjuomiin.

20 «20» Luonnonvärien suojaaminen sumutuskuivauksella Ossi Elonen Ohjaajat: FT Eila Järvenpää 1,2, FT Pirjo Rantamäki 2 ja prof. Rainer Huopalahti 1 1 Biokemian ja elintarvikekemian laitos, Turun yliopisto 2 Biotekniikka- ja elintarviketutkimus, MTT ELINTARVIKEKEMIA Antosyaanit ja betalaiinit ovat luonnon väriaineita: antosyaanit antavat mm. mustikalle ja puolukalle värin, betalaiinit ovat mm. punajuuren värejä. Kumpaakin väriaineryhmää käytetään elintarviketeollisuudessa elintarvikeväreinä, mutta niiden käytön ongelmana on melko huono säilyvyys. Värien säilyvyyttä voidaan parantaa sumutuskuivaamalla ne jonkin kuorimateriaalin kanssa mikrokapseleiksi. Sumutuskuivatut mikrokapselit ovat hyvin hienojakoista jauhetta. Työssä tutkittiin erilaisten yhdisteiden soveltumista mikrokapselien kuorimateriaaleiksi värien säilyvyyden kannalta. Mikrokapselien kuorimateriaaleina käytettiin erilaisia maltodekstriinejä, arabikumia sekä inuliinia, jotka ovat erilaisia hiilihydraattipolymeereja. Mikrokapselien säilyvyyttä tutkittiin kuusi viikkoa kestäneessä säilytyskokeessa, jossa niitä pidettiin erilaisissa olosuhteissa. Alustavasti vaikuttaisi siltä, että arabikumia sisältävät kuorimateriaalit olisivat hieman parempia kuin nykyisin yleisesti käytetyt maltodekstriinit. Tutkimus on tehty yhteistyössä Turun yliopiston ja MTT:n kanssa.