Takaisin

Solu-ulokkeet tunnetaan entistä tarkemmin

Väitös solubiologian alalta

Väittelijä: LL Ville Koistinen

Aika ja paikka: 21.6.2017 klo 12, Snellmania, SN200, Kuopion kampus

Lääketieteen lisensiaatti Ville Koistisen väitöstutkimus selvitti solu-ulokkeiden ja mikrovesikkeleiden muodostumismekanismeja. Tutkimuksen tulokset lisäävät ymmärrystä syöpäsolujen toiminnasta sekä edistävät syöpäsairauksien toteamista, seurantaa ja hoitojen kehittämistä.

Hyaluronaani (HA) on toistuvista sokeriyksiköistä muodostuva pitkä ketjumainen molekyyli, jota esiintyy lähes kaikissa kudoksissa, mutta erityisen runsaasti sitä on silmän lasiaisessa ja ihossa. Sen tärkein tehtävä on huolehtia kudosten kosteustasapainosta, mutta sillä on runsaasti erityisiä tehtäviä niin sikiön kehityksessä, haavan paranemisessa kuin syövän etenemisessäkin. Nisäkässolujen pinnalla toimii kolme hyaluronaania tuottavaa entsyymiä eli hyaluronaanisyntaasia (HAS1-3), jotka työntävät tuotettavan molekyylin solun ulkopuolelle.

Tutkimusryhmä on aiemmin osoittanut hyaluronaanin tuotannon lisäämisen aiheuttavan viljellyissä soluissa runsaan solu-ulokkeiston muodostumisen. Nämä syöpäsoluille tyypilliset piikkimäiset ulokkeet kehittyvät hyvin pitkiksi ja niiden ympärillä on tiivis hyaluronaanikerros. Tämän kaltaisten rakenteiden esiintymisestä elimistössä ei kuitenkaan ole ollut aiemmin tietoa. Myös solu-ulokkeiden tarkempi rakenne ja merkitys ovat olleet vielä osittain epäselviä.

Koistisen väitöstutkimuksessa käytettiin tutkimuselimenä rotan vatsakalvoa ja siitä eristettyä pintasolukkoa eli mesoteelia. Soluja kuvattiin erilaisin mikroskooppisin menetelmin ja selvitettiin niiden geenien luentaa. Lisäksi kudosta värjättiin hyaluronaania tunnistavalla väriaineella. Tulokset osoittivat, että mesoteelisolujen pinnalla on samankaltaisia solu-ulokkeita kuin laboratorio-olosuhteissa kasvatetuissa soluissa ja ne tuottavat runsaasti solu-ulokkeiden muodostumista edistävää HAS2-entsyymiä. Lisäksi ulokkeiden ympärillä havaittiin paksu hyaluronaania sisältävä kerros.

Syöpäsoluviljelmissä hyaluronaanipeitteisten solu-ulokkeiden todettiin olevan rakenteellisesti rihmajalkojen kaltaisia, hyvin dynaamisia rakenteita. Nämä solu-ulokkeet ovat huomattavasti pidempiä ja sisältävät selkeästi vähemmän tukirankana toimivia aktiinisäikeitä kuin esimerkiksi ravinnon imeytymisestä vastaavat liikkumattomat ohutsuolen mikrovillukset. Hyaluronaanin havaittiinkin toimivan solu-ulokkeita ulkopuolelta tukevana rakenteena. On mahdollista, että juuri vähäinen aktiinitukiranka ja joustava solun ulkoinen hyaluronaani mahdollistavat solu-ulokkeiden liikkuvuuden, joka on tyypillistä pahanlaatuisille syöpäsoluille.

Lisäksi väitöstutkimus osoitti solujen hyaluronaanituotannon lisäävän mikrokokoisten solunulkoisten kalvorakkuloiden eli mikrovesikkelien erittymistä. Nämä solukalvon verhoamat rakkulat muodostuvat kuroutumalla solu-ulokkeiden kärjistä. Mikrovesikkeleiden tutkimus on tällä hetkellä kansainvälisesti kiivasta. Kehomme solut erittävät niitä solujen väliseen tilaan ja elimistön nesteisiin, kuten virtsaan, sylkeen, plasmaan ja nivelnesteeseen. Niiden merkitys normaalin ja sairaan elimistön toiminnassa alkaa vasta selvitä ja niiden tiedetään osallistuvan esimerkiksi kudosten paranemiseen. Niiden uskotaan mullistavan tietämyksemme solujen välisestä viestinnästä ja ratkaisevan monien sairauksien seurantaan ja hoitoon liittyviä ongelmia.

Syövän etenemisen aikana ja kudosvaurioiden parantuessa kudosten pintasolut muuntuvat uusiutuviksi ja liikkuviksi ja alkavat muistuttaa ominaisuuksiltaan kantasoluja. Yksi näistä ominaisuuksista on hyaluronaanin tuotanto, jonka havaittiin lisääntyvän joko kasvutekijän tai keinotekoisen haavan avulla aktivoiduissa soluissa. Samalla solujen mikrovesikkelituotanto lisääntyi, ja vesikkelien todettiin kantavan runsaasti hyaluronaania ja sitä sitovaa CD44-molekyyliä. Tutkimuksen tulokset siis osoittavat, että hyaluronaanin, solu-ulokkeiden ja vesikkelien erityksen välillä on selvä yhteys, joka antaa aihetta jatkotutkimuksiin.

Lääketieteen lisensiaatti Ville Koistisen väitöskirja Hyaluronan in cell protrusions and microvesicles, studies on their structure, function and existence in vivo (Hyaluronaani solu-ulokkeissa ja mikrovesikkeleissä, tutkimuksia niiden rakenteesta, toiminnasta ja esiintymisestä elävissä organismeissa) tarkastetaan Itä-Suomen yliopiston terveystieteiden tiedekunnassa. Vastaväittäjänä toimii professori Pekka Lappalainen Helsingin yliopistosta ja kustoksena dosentti Kirsi Rilla Itä-Suomen yliopistosta.

Ville Koistinen on syntynyt Outokummussa vuonna 1981 ja kirjoittanut ylioppilaaksi Vaskivuoren lukiosta vuonna 2001. Hän on suorittanut filosofian maisterin tutkinnon kasvibiologian alalta Helsingin yliopistosta vuonna 2008 ja lääketieteen lisensiaatin tutkinnon Itä-Suomen yliopistosta vuonna 2014.

Väittelijän painolaatuinen kuva on osoitteessa https://kuvapankki.uef.fi/A/UEF+kuvahakemisto/11380?encoding=UTF-8