1. Erään solukalvon valkuaisaineen toiminnassa tapahtuneiden muutosten selvittäminen

Transkriptio

1 1. Erään solukalvon valkuaisaineen toiminnassa tapahtuneiden muutosten selvittäminen Heidi Luoto Ohjaajat: FM Anssi Malinen ja prof. Reijo Lahti Tutkimuksessa oli tarkoituksena tutkia yhden solukalvon valkuaisaineen ionien pumppauskyvyssä aikojen kuluessa tapahtuneita muutoksia. Tutkimuksessa havaittiin neljän eri bakteerin solukalvon valkuaisaineen pumppaavan natrium-ioneja solukalvon läpi. Kahden eri bakteerin solukalvon valkuaisaineen havaittiin pumppaavan vety-ioneja. Valkuaisaine sai energiaa pumppaukseen pilkkomalla pyrofosfaatti-nimistä ainetta. Työssä piirrettiin useita erilaisia valkuaisaineen sukupuita. Tutkittiin myös, miten pumppaus muuttui, kun olosuhteet muuttuivat. Sukupuuvertailujen ja kokeellisten tulosten perusteella havaittiin, että H + -pumppaus on aikojen kuluessa muodostunut Na + -pumppauskyvystä kahtena, tai mahdollisesti kolmena erillisenä tapahtumana. Tutkittu valkuaisaine on löydetty kasveilta, bakteereilta ja alkueläimiltä. Tämän solukalvolla olevan valkuaisaineen avulla olisi ehkä mahdollista tuottaa suuressa suolapitoisuudessa eläviä kasveja, jotka voisivat tuoda ratkaisun maapallon nälänhätään. 2. Streptomyces coelicolor -maaperäbakteerien rasva-aineenvaihduntaan liittyvien geenien tutkiminen Vilja Siitonen Ohjaajat: FM (väit.) Pauli Kallio ja dosentti, lehtori Jarmo Niemi Työssä keskityttiin entsyymiin, joka todennäköisesti liittyy streptomyykeetti-maaperäbakteerien rasva-aineenvaihduntaan. Entsyymi tuotettiin, puhdistettiin ja sen toimintaa sekä osallistumista kemiallisiin reaktioihin tutkittiin. Streptomykeetit ovat yleisiä maaperän mikrobeita, joita on jokaisella pihalla. Nämä lahottajabakteerit eivät aiheuta sairauksia eikä niistä ole haittaa ihmisille, päinvastoin niistä on hyötyä. Ne nimittäin tuottavat biologisesti aktiivisia yhdisteitä, joita käytetään laajalti lääkeaineina. Niillä on myös bakteereille epätyypillinen kyky tuottaa ja varastoida rasvoja. Tässä tutkimuksessa keskityttiin niiden rasvanhajotuskykyyn tutustumalla rasva-aineenvaihdunnan entsyymeihin. Rasva-aineenvaihdunnan tarkempi tuntemus mahdollistaa bakteerien valjastamisen entistä tehokkaampaan rasvantuotantoon, mikä mahdollistaa bakteerien käyttämisen rasvan lähteenä muiden rasvantuotantotapojen rinnalla. 3. H-prune ihmisen eksopolyfosfataasi Annamari Paino Ohjaajat: FT Marko Tammenkoski ja prof. Reijo Lahti H-prune on ainoa tunnettu ihmisen eksopolyfosfataasi. Erikoistyössäni osoitimme sen pilkkovan 25- ja 45-fosfaattitähteen polyfosfaattiketjuja fosfaattitähde kerrallaan ketjun päästä, kunnes ketju on vain kahden fosfaattitähteen pituinen. Tämä voitiin nähdä erottelemalla eksopolyfosfataasi reaktion tuotteet kokonsa mukaisesti urea-polyagaroosigeelillä. Lisäksi h-prunen kyky hydrolysoida tripolyfosfaattia lisääntyi, kun h-prunen annettiin reagoida kaseiini kinaasi I:n kanssa (CKI). H- prunella on sen C-terminaalisessa päässään kaksi tälle kinaasille spesifistä fosforylaatiokohtaa, ja voi olla että CKI lisää h-prunen eksopolyfosfataasiaktiivisuutta juuri fosforyloinnin avulla.

2 Tällainen fosforylaatio saattaisi lisäksi vaikuttaa myös h-prunen kykyyn olla vuorovaikutuksessa muiden proteiinien kanssa. Erikoistyöni aikana yritin saada h-prunen kiteytettyä sen rakenteen selvittämiseksi, mutta tässä ei kuitenkaan onnistuttu. H-prunea tuottuu pahanlaatuisissa maha-, paksusuolen- ja rintasyöpäsoluissa enemmän kuin normaalisoluissa. Sen vaikutukset aiheutuvat sekä sen kyvystä muuttaa solun polyp-pitoisuuksia, että sen vuorovaikutuksesta solutoiminnan säätelyn kannalta tärkeiden proteiinien kanssa. H-prunen substraattien eli polyfosfaattien on osoitettu olevan tärkeitä yhdisteitä myös syövän kannalta. Epäorgaanisten polyfosfaattien on todettu estävän angiogeneesiä, mikä on välttämätöntä kasvainten hapen ja ravinteiden saannin kannalta. Lisäksi näiden polyfosfaattien on osoitettu lisäävän pahanlaatuisten plasmasolujen ohjattua solukuolemaa. H-prunen tiedetään myös itse pystyvän vuorovaikuttamaan esimerkiksi etäpesäkkeiden estäjäproteiini nm-23-h1:n kanssa sekä solujen adheesiolle tärkeiden proteiinien kanssa. H-prunen toiminnan ja rakenteen tuntemus voi mahdollistaa etäpesäkkeiden muodostumista estävien yhdisteiden kehittämisen. 4. DNA:n rakenteen vaikutus DNA:n kahdentumiseen Maari Mäkinen Ohjaajat: FM Hanna-Mari Raussi 1 ja FM Pia Ollikka 1 1 PerkinElmer Life and Analytical Sciences, Wallac Oy, Turku DNA-sirut mahdollistavat kromosomipoikkeavuuksien määrittämisen kokogenomin alueelta vertailemalla potilasnäytettä terveen ihmisen DNA:han. DNA-siruilla tehtävää määritystä varten näytettä ei usein ole riittävästi saatavilla, minkä vuoksi DNA:ta joudutaan monistamaan. Tutkimuksessa osoitettiin, että haasteelliset sekvenssirakenteet eivät monistu tasavertaisesti muiden kromosomialueiden kanssa. Onnistuneen ja laadukkaan määrityksen kannalta haastavien rakenteiden monistuksen tasapainottaminen on tärkeää, ja tutkimuksessa tästä saatiinkin lupaavia tuloksia. Rakenteeltaan monimutkaisten kromosomialueiden monistamisessa tapahtuu luonnossakin virheitä, jotka ovat taustalla monissa tunnetuissa tauti- ja kehityshäiriöissä. Monistumisen epätasapaino vaikeuttaa näillä alueilla olevien kromosomipoikkeavuuksien ja niiden laajuuden luotettavaa määrittämistä DNA-siruilla. Haastavien kromosomialueiden monistuksen tasapainottaminen on merkittävä tutkimus- ja kehityskohde. Onnistuessaan menetelmä helpottaa vähäisestä näytemäärästä kuten lapsivesi- tai istukkanäytteestä tehtävää kromosomipoikkeavuuksien määrittämistä. 5. Perunan suberiinin kehittyminen varastoinnin aikana Henna Rauhala Ohjaajat: FM Riikka Järvinen ja prof. Heikki Kallio ELINTARVIKEKEMIA Suberiini on perunan kuoren rakennepolymeeri, joka koostuu pääasiassa monimuotoisista hydroksirasvahappo- ja dikarboksyylihappojohdannaisista sekä aromaattisista ligniininkaltaisista yhdisteistä. Suberiinin tehtävänä on toimia rajapintana mukulan ja ympäristön sekä mukulan eri kudosten välillä ja suojata mukulaa kemiallisilta, fysikaalisilta ja biologisilta uhkilta. Työn tarkoituksena oli määrittää kuinka paljon perunan kuoressa on suberiinia ja miten suberiini kehittyi varastoinnin aikana. Kehittymistä seurattiin määrittämällä perunan kuoren suberiinin kloroformiliukoiset monomeerit gravimetrisesti ja kromatografisesti. Tutkimus jatkuu vielä, mutta kolmen kuukauden varastoinnin jälkeisten analyysitulosten perusteella voidaan todeta, että suberiinin määrä perunoissa näyttäisi hieman lisääntyvän. Kummassakin lajissa suberiinia oli

3 lokakuun perunanäytteissä 0,7 g/kg perunaa ja tammikuussa Nikolassa 0,8 g/kg perunaa sekä Asterixissa 1,0 g/kg perunaa. Asterixin kuoressa suberiinia oli lokakuussa 20,1 % ja tammikuussa 22,8 %. Nikolan kuoressa suberiinia oli lokakuussa 28,0 % ja tammikuussa 25,1 %. Kloroformiliukoisten yhdisteiden kokonaismäärä näyttäisi hieman vähenevän perunan vanhetessa. Perunan kuoren suberiinin kolme pääkomponenttia olivat oktadek-9-eeni-1,18-dihappo, 18- hydroksioktadek-9-eenihappo ja ferulahappo. Näistä oktadek-9-eeni-1,18-dihapon ja ferulahapon määrät näyttäisivät vähenevän perunan vanhetessa. Lajikkeiden välillä ei ole nähtävissä suurta eroa. Tutkittavat perunat olivat peräisin Karijoelta Perunajaloste Koivurannalta. Lajikkeina olivat punakuorinen Asterix ja keltakuorinen Nikola. Analyysit tehtiin kolmen kuukauden välein vuoden ajan. Perunan kuoren muut komponentit (mm. polysakkaridit ja liukoiset vahat) poistettiin entsymaattisilla ja kemiallisilla käsittelyillä. Suberiinin eristämisen jälkeen monomeerien väliset esterisidokset pilkottiin kemiallisesti. Ennen kaasukromatografista analyysiä yhdisteistä tehtiin haihtuvia. Yhdisteet tunnistettiin käyttäen kromatografisia menetelmiä ja massaspektrometriaa. 6. Antioksidanttien vaikutus rypsiöljyn hapettuneisiin rasvahappoihin mahasuolimallissa Aleksandra Phuphusit Ohjaajat: FM Marko Tarvainen, FT Jukka-Pekka Suomela ja prof. Heikki Kallio ELINTARVIKEKEMIA Elimistöön kulkeutuu hapettuneita rasvahappoja, kun osa rasvasta hapettuu ruuanvalmistuksen ja elintarvikkeiden valmistusprosessien aikana lämmön vaikutuksesta, ja säilytyksessä rasvahappojen reagoidessa ilman hapen kanssa. Antioksidantit hidastavat monessa tapauksessa monityydyttymättömien rasvahappojen hapettumista. E-vitamiinia onkin käytetty parantamaan kalaöljykapseleiden säilyvyyttä. Työssä tutkittiin antioksidanttien vaikutusta hapettuneisiin rasvahappoihin maha-suolimallissa. Menetelmässä rasvanäytteet käsitellään muiden ravintoaineiden läsnäollessa suoloilla ja entsyymeillä, joita erittyy ruuansulatuksessa. Rasvanäytteinä olivat tavallinen rypsiöljy sekä kiertoilmauunissa kuumentamalla ja hydroperoksidilla kemiallisesti hapetettu rypsiöljy. Tarkasteluun otettiin kaksi aikapistettä Ensimmäinen aikapiste oli kaksi tuntia reaktion käynnistämisestä (mahavaihe) ja toinen aikapiste oli neljä tuntia reaktion käynnistämisestä (suolivaihe). Näytteet tutkittiin nopealla nestekromatografia- ja massaspektometrilaitteistolla (UPLC/MS:llä). Tuloksia ollaan saatu maha-suolimallin toimivuudesta. Käytetyt rasvanäytteet hajoavat mahasuolimallissa riippumatta siitä, millä menetelmällä rasva on hapetettu. Mahavaiheen jälkeen pieni osa rasvasta on hajonnut ja suolivaiheen jälkeen suurin osa rasvasta on hajonnut vapaiksi rasvahapoiksi. Tulosten tulkinta on vielä kesken, joten tuloksia antioksidanttien vaikutuksesta hapettuneisiin rasvahappoihin ei vielä ole. 7. Liikunnan ja ruokavalion vaikutus lihassolukalvojen rakenteisiin ja tyypin II diabeteksen riskiin Leenamaija Mäkilä Ohjaajat: FT Jukka-Pekka Suomela ja FT Saska Tuomasjukka ELINTARVIKEKEMIA Liikunnan on huomattu ehkäisevän tyypin II diabetestä vaikuttamalla liikuntalihasten solukalvojen rakenteisiin. Liikunnan ansiosta lihassolukalvojen rakenteet muokkautuvat insuliinin toimintaa tehostavasti. Insuliinin toiminnan heikkeneminen on olennainen syy tyypin II diabeteksen muodostumiseen. Solukalvot muodostuvat pääosin fosfolipideistä, jotka koostuvat glyserolista,

4 fosforihaposta ja kahdesta rasvahaposta. Liikunnan on todettu muuttavan näiden rasvahappojen määrien suhteita insuliinin toimintaa tehostavasti. Keramidit ovat myös osa lihassolukalvojen rakenteita ja niiden on todettu heikentävän insuliinin toimintaa. Keramideja onkin havaittu enemmän ihmisillä, joilla on riski sairastua tyypin II diabetekseen. Liikunnan on huomattu vähentävän niiden määrää lihaksissa. Tutkimus oli osa NowaStep-nimistä projektia. Projektin tarkoituksena on löytää hyödyllisin liikuntamuoto keski-ikäisille miehille, joilla on heikentynyt insuliinitoiminta ja kohonnut riski sairastua II tyypin diabetekseen. Koehenkilöt jaettiin kolmeen ryhmään: verrokkiin (liikkui kuten ennen), 12 viikkoa liikuntaa harrastaviin sauvakävelijöihin ja punttisalilla kävijöihin. Koehenkilöiltä otettiin lihaspala reidestä näytemateriaaliksi tutkimukseen ennen liikuntajaksoa ja sen jälkeen. Lihaspaloista tutkittiin niiden sisältämien fosfolidien rasvahappoja ja selvitettiin oliko liikunnalla vaikutusta niihin. Koehenkilöt kirjasivat liikuntajakson aikana syömänsä ruoat ruokapäiväkirjoihin. Niistä tutkittiin, mitä yhteyksiä syödyillä rasvoilla oli fosfolipidirasvahappoihin. Tutkimuksessa pyrittiin myös kehittämään menetelmä, jolla voisi tutkia lihaspalojen sisältämien keramidien määrää. Työssä kehitettiin aluksi paras esikäsittelymenetelmä koehenkilöiden lihaspaloille. Tämän jälkeen lihaspaloista uutettiin rasvat erilleen. Rasvoista kerättiin talteen fosfolipidit käyttäen liukoisuuksiin perustuvaa erotusmenetelmää. Fosfolipidien sisältämiä rasvahappoja tutkittiin analyyttisen kemian menetelmin. Keramidien analysointimenetelmä vaatii vielä lisää kehittämistä mm. näytteiden puhdistamisen osalta, jotta sitä voisi tulevaisuudessa käyttää lihaskeramidien analysointiin. 8. Värillisen Blue Congo -perunan terveellisyys Johanna Laine Ohjaajat: Virve Anttila ja Salme Haapala (Foodwest), Eila Järvenpää (TY) ELINTARVIKEKEMIA Eri tavoin kypsennetyissä sinisissä perunoissa (Blue Congo -lajike) antosyaanien pitoisuudet ovat tutkimustulosten perusteella suuremmat kuin raaoissa perunoissa. Antosyaanit ovat muun muassa monissa marjoissa ja hedelmissä esiintyviä punaisia ja sinisiä väriaineita, joilla on havaittu erilaisia terveyttä edistäviä vaikutuksia. Tutkimus on tehty yhteistyössä Turun yliopiston ja Seinäjoen Foodwestin kanssa. Tutkimuksen yhtenä tarkoituksena on selvittää kuluttajalle millä kypsennystavalla saadaan terveellisin perunatuote. Etenkin kuluttajat, jotka ovat tottuneet perunan runsaaseen käyttöön, voisivat saada Blue Congon antosyaaneista ja muista terveyttä edistävistä yhdisteistä merkittävää hyötyä. Tällä hetkellä sinistä perunaa on kaupoissa saatavilla vain satunnaisesti pussitettuna. Sen sijaan kaikki kaupoissa saatavilla olevat erikoisperunatuotteet, kuten puolivalmisteet ja pakasteet, ovat vaaleaa perunaa. 9. Uusien RNA-määritysten kehittäminen SPINK1- ja MSP-merkkiaineille eturauhassyövän diagnosointiin Henna Kekki Ohjaajat: FM Riina-Minna Väänänen ja prof. Kim Pettersson Uusien herkkien ja spesifisten käänteiskopiointi-pcr-määritysten avulla voidaan SPINK1- (engl. serine peptidase inhibitor Kazal type 1) ja MSP- (engl. beta-microseminoprotein) merkkiaineiden pitoisuudet määrittää kvantitatiivisesti eturauhaskudosnäytteistä. SPINK1-pitoisuuksien havaittiin olevan 2,5-kertaisesti kohonneita eturauhassyöpänäytteissä verrattuna normaaleihin kudosnäyt-

5 teisiin. Työssä tutkittiin näitä uusia merkkiaineita, sillä kirjallisuudesta löytyvien alustavien tutkimusten mukaan niiden on havaittu olevan yhteydessä eturauhassyöpään ja mahdollisesti nimenomaan aggressiiviseen muotoon. Erikoistyössä tutkittiin MSP- ja SPINK1-merkkiaineiden soveltuvuutta eturauhassyöpädiagnostiikkaan. MSP on yksi yleisimmistä eturauhasepiteelin erittämistä proteiineista, ja sen pitoisuuden on proteiinitasolla havaittu olevan alentunut eturauhassyövän yhteydessä, joten siitä voisi olla hyötyä syövän etenemisen ennustamisessa. Toinen mahdollinen merkkiaine on SPINK1, joka on yli-ilmentynyt eturauhassyövässä. Useat eri merkkiaineet voisivat toimia eturauhasdiagnostiikassa toisiaan täydentävinä eturauhassyövän monimuotoisuuden takia. Eturauhassyöpä on miesten yleisin syöpä Suomessa, samoin kuin muissa länsimaissa. Suomessa todettiin vuonna 2005 yhteensä n uutta eturauhassyöpätapausta ja määrä on edelleen kasvussa. Syöpäkudos voi kasvaa kuitenkin hyvin hitaasti, ja koska se kehittyy yleensä vanhemmalla iällä, se ei läheskään aina ole siihen sairastuneiden kuolinsyynä. Haasteena onkin pystyä erottamaan aggressiiviset, nopeasti etenevät ja hoitoa vaativat syövät hitaista pelkän aktiivisen seurannan vaativista syövistä. Seerumin PSA-pitoisuuden (prostataspesifinen antigeeni) määritys on tällä hetkellä käytetyin merkkiaine eturauhassyövän diagnosoimiseen ja seurantaan. PSA:n avullakaan ei kuitenkaan pystytä luotettavasti erottamaan aggressiivisia eturauhassyöpiä hitaasti etenevistä, mikä saattaa johtaa eturauhassyövän ylihoitamiseen potilailla, jotka sitä eivät tarvitsisi. Tästä johtuen uusia eturauhassyövän merkkiaineita etsitään jatkuvasti. 10. Uuden määritysmenetelmän kehittäminen diagnostisiin testeihin: usean analyytin havaitseminen yhdestä näytteestä Timo Valta Ohjaajat: FM Marja-Leena Järvenpää ja FT Tero Soukka Valoa tuottavien nanopartikkelien osoitettiin soveltuvan leimaksi kuvantamiseen perustuvaan monianalyyttimääritykseen. Tällä menetelmällä kyettiin havaitsemaan kahden mallianalyytin läsnäolo määrityskaivossa yhdellä testillä. Esimerkiksi virusinfektioissa voitaisiin oikea taudinaiheuttaja tunnistaa tällä menetelmällä nopeasti ja tehokkaasti. Perinteisillä menetelmillä joudutaan suorittamaan jokaiselle tutkittavalle taudinaiheuttajalle oma testinsä, mikä on työlästä, kallista ja vaatii paljon näytemateriaalia (esim. verta). Mallianalyytteinä testimäärityksessä käytettiin kilpirauhasta stimuloivaa hormonia (TSH) ja adenoviruksen pintaproteiinia (heksoni). Määritystekniikan toimivuus osoitettiin pinnoittamalla reaktioastian pohjaan alueita, jotka sitovat käytetyt mallianalyytit. Tämän jälkeen kaivoon lisättiin nanopartikkeleita, jotka oli pinnoitettu joko TSH:ta tai heksonia tunnistavilla vasta-aineilla. Nanopartikkelit kiinnittyivät analyytteihin, minkä jälkeen määrityskaivo pestiin ja kaivon pohjaan kiinnittyneiden partikkelien tuottama valo eli fluoresenssi kuvattiin. Kuvista analysoitiin kunkin alueen fluoresenssin voimakkuus, joka kasvoi suhteessa analyytin määrään. Kuvantaminen on verrattain uusi mittausmenetelmä ja sitä käytetään tässä sovelluksessa koska tyypilliset analysaattorit eivät kykene erottamaan eri alueita määrityskaivosta. Työssä käytetyt nanopartikkelit ovat halkaisijaltaan 107 nm kokoisia polystyreenistä valmistettuja palloja, jotka sisältävät tuhansia europium-alkuaineen ioneja. Altistuttuaan ultraviolettisäteilylle nämä partikkelit fluoresoivat kirkkaasti. Perinteisiin leimoihin verrattuna europiumin fluoresenssi on kestoltaan erittäin pitkäikäistä. Tätä ominaisuutta voidaan hyödyntää signaalin mittausvaiheessa. Partikkelien fluoresenssi kuvattiin määrityskaivon pohjasta CCD-kameralla varustetulla fluoresenssimikroskoopilla.

6 11. Homogeeninen foolihappomääritys kokoverestä hyödyntäen upkonvertoivia fosforeja Sami Blom Ohjaajat: FM Terhi Riuttamäki ja FT Tero Soukka Työssä kehitettiin optinen määritysmenetelmä, jolla voidaan mitata foolihappoa (B9-vitamiini) suoraan kokoverinäytteestä ilman pesuvaiheita, toisin sanoen homogeenisesti eli erotusvapaasti. Foolihapon määrittäminen on tärkeää esimerkiksi anemian syyn selvittämisessä. Kehitetty määritys on helpompi ja nopeampi suorittaa kuin nykyiset pesuja sisältävät foolihappomääritykset. Reagenssit vain sekoitetaan keskenään reaktioastiassa, ravistellaan astiaa hetki ja tehdään mittaus. Erotusvapaa määritystekniikka mahdollistaa tulevaisuudessa entistä yksinkertaisemman ja automatisoidumman mittauslaitteiston kehittämisen. Perinteisillä leimamolekyyleillä erotusvapaa määritys kokoverestä ei onnistu, koska veri absorboi itseensä lähes kaiken valon. Ainoastaan punaiset ja sitä pidemmät infrapuna-aallonpituudet pääsevät kulkemaan veren läpi. Määrityksessä hyödynnettiin upkonvertoivia fosforeita (lyh. UCP). UCP:t ovat epäorgaanisia kiteitä, jotka loistavat näkyvää valoa kun niitä viritetään infrapunavalolla. UCP:n pintaan kiinnitettiin foolihappoa sitovaa proteiinia (lyh. FBP). Lisäksi foolihapon analogiin liitettiin toinen valoa tuottava leimamolekyyli. Kehitetyssä määritysmenetelmässä foolihappo ja foolihappoanalogi kilpailevat sitoutumisesta UCP-FBP-rakenteeseen. Kun foolihappoanalogi on sitoutunut UCP-FBP:hen, osa virittyneen UCP:n energiasta siirtyy toiselle, foolihappoanalogiin kiinnitetylle leimamolekyylille, joka loistaa valoa pidemmällä aallonpituudella kuin UCP. Tämä ilmiötä kutsutaan fluoresenssiresonanssienergiansiirroksi (lyh. FRET). Määrityksessä sekä viritysvalo (980 nm) että mitattu valosignaali (730 nm) ovat siis lähi-infrapunan aallonpituusalueella, jolla veri on läpinäkyvää. 12. Verisuoniin vaikuttavat aineet eristetyssä hiiren sydämessä Anna-Maija Penttinen Ohjaajat: dos. Tomi Streng ja prof. Mika Scheinin Working heart -menetelmällä tutkitaan elimistöstä irrotetun sydämen toimintaa. Menetelmässä sydän kiinnitetään laitteeseen, joka matkii ääreisverenkiertoa. Laitteessa lämmitetty ja hapetettu neste kulkee luonnollista reittiä sydämen läpi vasemmasta eteisestä vasempaan kammioon ja aortasta ulos. Laitteen avulla voidaan mitata esimerkiksi sydämen pumppaustoimintaa ja sydämen pinnalla kulkevien sepelvaltimoiden virtausta. Menetelmä soveltuukin hyvin erilaisten lääkevaikutusten ja sydänsairauksien tutkimiseen. Tahdosta riippumaton eli autonominen hermosto koostuu parasympaattisesta ja sympaattisesta hermostosta, joiden vaikutukset ovat usein vastakkaisia. Sympaattinen hermosto aktivoituu stressitilanteissa ja fyysisessä rasituksessa. Sen vaikutuksesta muunmuassa verenkiertoelimistön toiminta vilkastuu ja ruuansulatuselimistön toiminta hidastuu. Adrenergiset reseptorit ovat sympaattisen hermoston käskyjä välittäviä reseptoreja, jotka voidaan jakaa yhdeksään eri luokkaan ominaisuuksiensa perusteella. Eräs adrenergisten reseptorien alaluokka, α 2A -reseptorit, osallistuvat verenpaineen ja sydämen sykkeen säätelyyn. Sillä on todettu olevan yhteys myös joihinkin psykiatrisiin häiriöihin sekä verisolujen sakkautumiseen. Erikoistyössäni yritän yhdistää nämä kaksi edellä mainittua asiaa, working heart menetelmän sekä adrenergiset α 2A -reseptorit. Tarkoituksena on tutkia neljän eri verisuoniin vaikuttavan aineen, vasopressiinin, UK 14304:n, fenyyliefriinin ja noradrenaliinin, vaikutuksia eristetyssä hiiren

7 sydämessä. Tutkimuksessa vertaillaan kahden eri hiiriryhmän, villityypin sekä poistogeenisten hiirten sydänten toimintaa. Poistogeenisiltä hiiriltä on poistettu α 2A -reseptori. Sydänvaurioita tarkkaillaan keräämällä sepelvaltimoissa virranneesta nesteestä näytteitä, joista analysoidaan kahta merkkiainetta, laktaattidehydrogenaasia ja kreatiinikinaasia. Näitä kumpaakin käytetään soluvaurioiden merkkiaineina sydänkohtausdiagnostiikassa. Lisäksi näistä näytteistä määritetään NAD + :n ja NADH:n suhde. Tämä suhde puolestaan kertoo sydänsolujen aineenvaihdunnan tilasta. 13. Kvantitatiivinen biokuvantaminen mahdollistaa numeerisen informaation saamisen mikroskooppikuvista Silja Tiitta Ohjaajat: FM Pasi Kankaanpää ja prof. Jyrki Heino Kehitetyt algoritmit mahdollistavat konfokaalimikroskoopin avulla saadun kuva-aineiston tarkastelun numeerisesti. α 2 β 1 -integriinien yhteen kerääntymisen, eli niin sanotun klusteroitumisilmiön, sekä klustereiden internalisaation, eli solun sisään siirtymisen, etenemistä voidaan tutkia kvantitatiivisesti sekä kiinnitetyistä solunäytteistä otetuista kuvista että elävillä soluilla kuvatuista aikasarjoista. α 2 β 1 -integriinit toimivat reseptorina, eli tunnistus- ja kiinnittymiskohtana, echovirus-1:lle, joka käyttää klusteroitumista hyväkseen tunkeutuessaan soluun. Virus aiheuttaa ihottumaa, suolisto- ja hengitystietulehduksia, mutta myös sydänlihas- ja aivokalvontulehdusta. Kehitetyn menetelmän avulla voidaan saada tietoa klusterien muodostumisen ja internalisaation kulusta sekä mahdollisten inhibiittorien vaikutuksesta siihen. Jo nyt pystytään sanomaan, että klusterit kasvavat ajan kuluessa samalla kun niiden välinen hajonta vähenee ja internalisaatio etenee. Inhibiittorit hidastavat näitä ilmiöitä, mutta niiden vaikutuksista saadaan tarkempaa tietoa vasta yksityiskohtaisemmilla analyyseilla. 14. Uutta tietoa coxsackievirus A9:n taudinaiheuttamiskyvystä Jonna Alanko Ohjaajat: FM Outi Heikkilä, FT Saija Kiljunen ja dos. Petri Susi Coxsackievirus A9 (CAV9) on yleinen, pikornaviruksiin kuuluva ihmispatogeeni, jonka aiheuttama infektio voi johtaa tavallisten flunssaoireiden lisäksi hengenvaarallisiin sydänlihas- ja aivokalvontulehduksiin. CAV9 kuuluu enteroviruksiin, joihin kuuluva CAV6-virus aiheutti viime syksynä päiväkodeissakin riehuneen enterorokkoepidemian. Ihmisen ja viruksen ensikosketus tapahtuu epiteelisoluissa, ja ehdoton edellytys viruksen lisääntymiselle on sen pääsy solun sisään. Enterovirukset lisääntyvät ja aiheuttavat infektion nimensä mukaisesti pääasiassa suolistossa (kreikan kiel. enteron eli suoli). Tämä tutkimus toi lisätietoa CAV9:n kyvystä infektoida erityisesti paksusuolen epiteelisoluja (solulinja: SW480). Tutkimuksessa selvisi, että CAV9 pääsee paksusuolen epiteelisolujen sisään eri tavalla kuin keuhkojen epiteelisoluihin. Toisin kuin keuhkojen soluissa, paksusuolen epiteelisoluissa virusinfektio on riippumaton solun pinnan integriinireseptoreista. Lisäksi tutkimuksessa tunnistettiin CAV9:n reseptorin, GRP78-proteiinin, mahdollinen sitoutumiskohta. Tunnistamalla viruksen ja ihmisproteiinien välisiä sitoutumiskohtia, saatetaan tulevaisuudessa ehkäistä CAV9:n ja muiden pikornavirusten aiheuttamia tauteja käyttämällä näitä kohtia viruslääkkeiden kohteina.

8 15. Uusia solun jakautumista sääteleviä molekyylejä löydetty Tuuli Halonen Ohjaajat: FM Anna-Leena Salmela, FT Jeroen Pouwels ja FT Marko Kallio Seulonnassa on löydetty seitsemän uutta molekyyliä, joilla on tärkeä rooli solun jakautumisen eli mitoosin säätelyssä. Löydetyt molekyylit ovat emäksen mittaisia mikrorna (mirna)- molekyylejä, jotka seulottiin 320 mirnaa sisältävästä kirjastosta. Solu itse tuottaa mirna-molekyylejä omasta perimästään. Ne säätelevät solun toimintaa estämällä proteiinien tuotantoa. Yksi mirna voi säädellä jopa 200 proteiinin tuotantoa. Ennen siirtymistä solun jakautumiseen solu on valmistanut kopion perimästään, DNA:sta. Mitoosin elintärkeä tehtävä on jakaa kahdentunut DNA tasan muodostuvien tytärsolujen kesken. Tätä prosessia säätelee useiden eri proteiinien muodostama koneisto. Nyt löydetyt mirna:t vaikuttavat todennäköisesti joidenkin näiden proteiinien tuotantoon. Yhden mirnan mahdollista kohdeproteiinia selvitettiin alustavissa tutkimuksissa. Kohteiden selvittäminen on monimutkainen prosessi, koska vielä ei osata mirna-molekyylien rakenteiden perusteella tarkasti selvittää minkä proteiinien säätelyyn ne vaikuttavat. Koska mirna-molekyylien rakenteiden perusteella ei vielä osata osoittaa tarkkoja kohdeproteiineja, onko mirna-välitteisen säätelyn selvittäminen monimutkainen prosessi. Ensimmäinen mirna löydettiin vuonna 1993 ja sitä seuraava vuonna Tällä hetkellä tieto mirna-molekyyleistä ja niiden toiminnasta lisääntyy huimaa vauhtia. Nyt tunnetaan noin 700 ihmisen perimässä olevaa mirna:ta ja on arvioitu että niitä on yhteensä noin tuhat. Tämä tutkimus lisäsi ymmärrystä mirna-välitteisestä mitoosin säätelystä, joka on täysin uusi tutkimusalue. Tulevaisuudessa muun muassa syövän hoidossa tullaan käyttämään geeniterapiahoitoja, joissa voidaan mahdollisesti hyödyntää myös mirna-molekyylejä. 16. Syville laskimotukoksille altistavan perintötekijän nopea seulonta Olli Mikkonen Ohjaajat: FM Ulla Karhunen ja FM Ari Lehmusvuori Erikoistyössä kehitetyllä analyysimenetelmällä voidaan nopeasti ja luotettavasti määrittää, onko henkilöllä syviin laskimotukoksiin altistava muutos perintötekijässä. Seulontaa varten henkilöstä otettava näyte on useimmiten verinäyte, mutta tarvittaessa seulonta voidaan tehdä myös täysin kivuttomasti esimerkiksi ottamalla näyte posken sisäpinnalta puikolla sivelemällä. Syvä laskimotukos muodostuu yleisimmin alaraajojen laskimoissa. Laskimotukokset johtuvat pääasiassa veren liiallisesta hyytymisestä, joka voi olla seurausta useammastakin erilaisesta tekijästä kuten liikkumattomuudesta, lääkityksestä tai jostain altistavasta sairaudesta. Myös perimällä on paljon vaikutusta mahdollisen laskimotukoksen syntymiseen. Oireita laskimotukoksissa ovat kipu ja turvotus, mutta myös huomattavasti vakavammat oireet ovat mahdollisia; vaarallisin on keuhkoveritulppa, joka aiheuttaa hengenvaaran. Kehitetty seulontamenetelmä perustuu DNA:sta koostuvan perintöaineksen analysoimiseen. Tutkimuskohteena on erästä veren hyytymiseen osallistuvaa yhdistettä (hyytymistekijä V) koodaava geeni, jota voidaan tutkia nykyaikaisin geeniteknologisin menetelmin. Kyseisen geenin DNAsekvenssistä voidaan päätellä henkilön hyytymistekijän genotyyppi eli alttius sairaudelle. Tässä työssä käytettiin kahta eri väristä valoa tuottavaa DNA:han sitoutuvaa molekyyliä määrittämään

9 henkilön genotyyppi nopeasti, tarkasti ja automatisoidusti. Kaiken kaikkiaan analyysiin kuluu aikaa vain yksi tunti. Seulontamenetelmä kehitettiin yhteistyössä turkulaisen Abacus Diagnostica Oy:n kanssa. 17. Immunomääritys hepatiitti C -virusinfektion havaitsemiseksi Lumi Kostian Ohjaajat: FM Tiina Myyryläinen, FT Tero Soukka ja Prof. Kim Pettersson Hepatiitti C -virus (HCV) aiheuttaa maksatulehduksen, joka kroonisena voi johtaa maksakirroosiin tai -syöpään. Viruksen aiheuttamiin sairauksiin kuolee vuosittain ihmistä maailmassa. Yleisimmin käytetyt menetelmät HCV-infektion havaitsemiseksi perustuvat vasta-aineiden määrittämiseen verestä. Näillä menetelmillä infektio voidaan havaita vasta 7-8 viikon kuluttua tartunnasta elimistön alkaessa tuottaa vasta-aineita. Parhaimmillaan virus voidaan havaita kolmen päivän kuluttua infektiosta määrittämällä verestä HCV:n RNA:ta tai erästä HCV:n rakenneproteiinia (core-proteiinia). Erikoistyöni tarkoitus oli kehittää yksinkertainen määritys HCV:n core-proteiinin havaitsemiseksi seerumista. Määritys perustui kahden HCV:n core-proteiinin tunnistavan vasta-aineen käyttöön. Ensimmäisen vasta-aineen tarkoituksena oli sitoa näytteessä ollut HCV:n core-proteiini määrityskuopan pohjalle. Mikäli näytteessä oli kyseistä proteiinia, voitiin se havaita toisen, fluoresoivalla europium-ionilla leimatun vasta-aineen avulla. Työssä saatiin kehitettyä alustava määritys HCV:n core-proteiinin havaitsemiseksi. Ennen kuin voidaan arvioida kehitetyn määrityksen toimivuutta, täytyy määritystä verrata vastaavaan jo olemassa olevaan määritykseen.