Takaisin

Sylki voi tulevaisuudessa korvata verinäytteen – haasteena tutkittavien aineiden pienet pitoisuudet

Väitös sovelletun fysiikan alalta
Väittelijä:  DI Jopi Mikkonen
Aika ja paikka: 26.4.2019 klo 12, CA102, Canthia, Kuopion kampus

DI Jopi Mikkosen väitöskirjatyössä tutkittiin spektroskopiamenetelmien soveltuvuutta ihmissylkinäytteiden analyysiin. Poikkitieteellinen tutkimus on tehty sovelletun fysiikan laitoksen sekä hammaslääketieteen laitoksen yhteistyönä. Sylkeä voidaan tulevaisuudessa käyttää diagnostisiin tarkoituksiin veren ohella, tai jopa sen korvaten. Tämä tuo etuja erityisesti näytteenoton suhteen, sillä sylkeä voidaan kerätä ei-invasiivisesti, eli kudosta vaurioittamatta. Verikoe vaatii tunnetusti aina neulan käyttöä.

Haasteena syljen käytössä ovat diagnostiikan kannalta mielenkiintoisten ainesosien pienet pitoisuudet, mutta käyttöön voidaan ottaa uudenaikaiset tarkkuusteknologiat. Esimerkiksi erilaisilla spektroskopiamenetelmillä voidaan suorittaa molekulaarisia analyysejä hyvinkin pienistä pitoisuuksista. Diagnostisissa sovelluksissa näillä menetelmillä voitaisiin analysoida mahdollisia sairauden paljastavia ainesosia, biomarkkereita.

Yksi mahdollisista menetelmistä on infrapunaspektroskopia, jossa näytteeseen kohdistetaan infrapunavalo. Osa valosta läpäisee näytteen, ja osa absorboituu näytteeseen. Tuloksena saadaan spektri, josta voidaan lukea molekyylisidosten esiintyvyys niille ominaisten absorptioaallonpituuksien perusteella. Yksi tämän tekniikan muunnelmista on fotoakustinen spektroskopia, jossa valoa mittaava anturi on korvattu mikrofonilla. Ilmatiiviiseen kammioon sijoitettu näyte tuottaa akustisia impulsseja infrapunavalon imeytyessä näytteeseen ja tuottaessaan lämpöä. Kolmas menetelmä on ydinmagneettinen resonanssispektroskopia (NMR-spektroskopia, nuclear magnetic resonance spectroscopy), jolla voidaan samaan tapaan tutkia näytteen molekyylirakennetta, mutta tässä tapauksessa menetelmä perustuu atomiytimien magneettisiin ominaisuuksiin.

 

NMR-spektroskopiaa voidaan käyttää erityisesti metabolomiikkatutkimuksessa

Infrapunamittausosuudessa käytettiin kuivattuja sylkinäytteitä, koska vesi aiheuttaa häiriöitä kyseisessä menetelmässä. Infrapunaspektroskopiamittauksissa sylkinäytteet pipetoitiin yksikiteisestä piistä koostuville alustakappaleille. Pii läpäisee infrapunavaloa tehokkaasti, joten se ei aiheuta häiriötä spektriin. Fotoakustinen spektroskopia osoittautui infrapunaversiota herkemmäksi, mutta mittauksen vaatimat monivaiheiset toimenpiteet hidastavat suurten näytesarjojen analyysiä.

Vastaavasti infrapunaspektroskopiaa käyttäen on puolestaan helppo suorittaa suurten sarjojen mittaus automatisoidusti. Infrapuna- ja fotoakustiikkaspektreissä erottuvat omana huippunaan syljessä esiintyvät tiosyanaatti-ionit. Tiosyanaattia vapautuu elimistöön muun muassa maksan käsitellessä tupakansavussa olevaa syanidia, joten tiosyanaatin voi ajatella toimivan eräänlaisena tupakointia ilmaisevana biomarkkerina.

NMR-spektroskopiamittauksissa tutkittiin syljeneritystä edistävänä aineena käytetyn sitruunahapon vaikutusta spektriin. Sitruunahappo ei aiheuttanut häiritseviä päällekkäisyyksiä spektrissä, jotka vaikeuttaisivat analyysiä. Tämä on myös diagnostista käyttöä ajatellen edullinen ominaisuus, jos sitruunahappoa käytetään syljenerityksen edistämiseen keräyksessä.

Yksi NMR-spektroskopian tärkeä sovelluskohde on metabolomiikka, jossa tutkitaan elimistön aineenvaihduntatuotteiden pitoisuuksia näytteessä. NMR-teknologiaa on hyödynnetty metabolomiikkatutkimuksissa aiemminkin, mutta välittäjäaineena on toiminut pääasiassa veren seerumi. Tutkimuksessa metabolomiikka-analyysi suoritettiin pään ja kaulan alueen syöpiä potevien koehenkilöiden syljestä. Biomarkkereista erityisesti fukoosi erottui yhtenä sairautta indikoivana tekijänä, mikä on linjassa aiempien löydösten kanssa.

DI Jopi Mikkosen sovelletun fysiikan alaan kuuluva väitöskirja Infrared and nuclear magnetic resonance spectroscopic methods for salivary analysis tarkastetaan luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunnassa. Vastaväittäjänä toimii apulaisprofessori Prashant K. Sharma Groningenin yliopistosta ja kustoksena professori Reijo Lappalainen Itä-Suomen yliopistosta.

Väittelijän painolaatuinen kuva on osoitteessa https://kuvapankki.uef.fi/A/UEF+kuvahakemisto/16293?encoding=UTF-8