Biolääketieteen alaan kuuluva väitöskirja tarkastetaan terveystieteiden tiedekunnassa Kuopion kampuksella. Tilaisuutta voi seurata myös verkossa.
Mikä on väitöstutkimuksesi aihe? Miksi aihepiiriä on tärkeää tutkia?
Väitöskirjassa tutkittiin solunulkoisia vesikkeleitä, solujen erittämiä nanokokoisia kalvorakkuloita, jotka kuljettavat solujen toimintaa sääteleviä biomolekyylejä soluilta toisille. Vesikkelien sisältämät molekylaariset viestit voivat vaikuttaa vastaanottavan solun toimintaan, ja ne osallistuvat esimerkiksi kudosten korjaukseen, elimistön puolustusjärjestelmän toimintaan sekä sairauksien etenemiseen. Niiden erittymiseen ja soluihin kohdentumiseen vaikuttavat mekanismit tunnetaan kuitenkin edelleen puutteellisesti. Väitöstutkimuksessa selvitettiin erityisesti hyaluronihapon, elimistössä yleisesti esiintyvän sokerimolekyylin, vaikutusta vesikkelien erittymiseen. Lisäksi tutkittiin, miten vesikkelien pinnalla oleva hyaluronihappo vaikuttaa niiden vuorovaikutukseen solujen kanssa. Väitöskirjassa tarkasteltiin myös solujen kasvatusolosuhteiden vaikutusta vesikkelien erittymiseen kolmiulotteisissa soluviljelmissä, jotka jäljittelevät elimistön olosuhteita tavanomaista soluviljelyä paremmin.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tulokset tai havainnot?
Väitöstutkimuksessa havaittiin, että paljon hyaluronihappoa tuottavat solut erittävät runsaasti solunulkoisia vesikkeleitä. Hyaluronihappotuotannon seurauksena erittyvät vesikkelit olivat kooltaan monimuotoisia, ja niiden pintaa verhosi hyaluronihaposta muodostunut kerros. Näiden vesikkelien sitoutuminen kohdesoluihin edellytti hyaluronihappoa sitovan reseptorin, CD44:n, läsnäoloa kohdesolun pinnalla. Havainto osoittaa, että vesikkelin pinnalla oleva hyaluronihappo voi ohjata sen tunnistamista ja sitoutumista soluihin.
Lisäksi tutkimuksessa selvitettiin, vaikuttaako vesikkelien hyaluronihappopinnoite veriplasman proteiinien sitoutumiseen niiden pintaan eli niin kutsutun proteiinikoronan muodostumiseen. Pinnoitettujen vesikkelien pintaan sitoutui enemmän plasman proteiineja, jotka liittyivät erityisesti akuuttiin tulehdusvasteeseen. Tulokset viittaavat siihen, että vesikkelien pintaominaisuudet voivat vaikuttaa niiden vuorovaikutuksiin elimistössä muodostuvan proteiinikoronan kautta.
Lisäksi väitöstutkimuksessa havaittiin, että kolmiulotteisissa viljelmissä eritettyjen vesikkelien määrä ja merkkiproteiinien tasot muuttuvat pitkäaikaisessa viljelmässä. Kahden kolmiulotteisen solumallin välillä havaittiin eroja vesikkelierityksessä, mikä korostaa soluviljelymallin vaikutusta vesikkelituotantoon. Tulokset lisäävät ymmärrystä siitä, miten hyaluronihappo ja kasvuympäristö vaikuttavat solunulkoisten vesikkelien muodostumiseen ja vuorovaikutuksiin elimistössä.
Miten väitöstutkimuksesi tuloksia voidaan hyödyntää käytännössä?
Solunulkoisia vesikkeleitä voitaisiin tulevaisuudessa hyödyntää luonnollisina lääkkeenkuljettimina tai sairauksien merkkiaineiden lähteenä. Väitöstutkimus lisää ymmärrystä tekijöistä, jotka vaikuttavat vesikkelien erittymiseen ja vuorovaikutukseen kohdesolujen kanssa. Tulokset osoittavat, että vesikkelien pintaominaisuudet voivat vaikuttaa niiden vuorovaikutuksiin sekä solujen että plasman proteiinien kanssa, mikä on tärkeää huomioida kehitettäessä vesikkeleihin tai synteettisiin nanopartikkeleihin perustuvia kohdennettuja kuljetinjärjestelmiä. Saatua tietoa voidaan hyödyntää myös suunniteltaessa vesikkelien pintaominaisuuksia siten, että niiden kohdentumista elimistössä voidaan hallita paremmin. Lisäksi tutkimus osoittaa, että käytetty soluviljelymalli voi vaikuttaa erittyvien vesikkelien ominaisuuksiin, mikä on tärkeää huomioida vesikkelitutkimuksessa ja sairauksien mallintamisessa.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tutkimusmenetelmät ja -aineistot?
Väitöstutkimuksessa käytettiin ihmisperäisiä syöpäsolulinjoja, joita hyödynnetään yleisesti solunulkoisten vesikkelien tutkimuksessa niiden runsaan vesikkelituotannon vuoksi. Vesikkeleitä eristettiin soluviljelmien kasvatusliuoksesta ja niiden ominaisuuksia tutkittiin mikroskooppisilla menetelmillä. Toisessa osatyössä kehitettiin menetelmä vesikkelien eristämiseksi kolmiulotteisista soluviljelmistä, joissa solut kasvavat geelimäisessä kasvualustassa. Kasvualustana käytettiin nanokuituselluloosaa, ja vesikkelieritystä verrattiin tukirakenteettomaan kolmiulotteiseen viljelymalliin. Kolmannessa osatyössä hyödynnettiin pintaplasmoniresonanssimenetelmää vesikkelien vuorovaikutusten tutkimiseen solujen ja plasman proteiinien kanssa. Vesikkeleiden sisältämien proteiinien analyysiin käytettiin massaspektrometriaa. Tutkimus toteutettiin Itä-Suomen yliopiston biolääketieteen yksikössä Kirsi Rillan tutkimusryhmässä osana Suomen Akatemian rahoittamaa GeneCellNano-lippulaivahanketta.
Filosofian maisteri Heikki Kyykallion väitöskirja Extracellular vesicle heterogeneity and surface interactions: effects of hyaluronic acid and cell culture conditions (Solunulkoisten vesikkelien monimuotoisuus ja pintainteraktiot: hyaluronihapon ja soluviljelyolosuhteiden vaikutukset) tarkastetaan terveystieteiden tiedekunnassa. Vastaväittäjänä toimii dosentti Sira Karvinen Jyväskylän yliopistosta ja kustoksena dosentti Kirsi Rilla Itä-Suomen yliopistosta.
Lisätietoja:
FM Heikki Kyykallio, [email protected]
