Syövän ja autismin välillä yllättäviä yhtäläisyyksiä

Toimitus

Turun biotekniikan keskuksen tutkijat ovat äkänneet, että niin sanottu SHANK-proteiini heikentää rintasyöpäsolujen tarttumista ympäröivään kudokseen. Tätä proteiinia on aiemmin tutkittu vain aivoissa ja sen puutoksen tai siinä olevan geenivirheen tiedetään liittyvän autismiin.

Nature Cell Biology -lehdessä juuri julkaistu tutkimus on paljastanut omituisen yhteyden yhtäläisyyden aivojen kehityksen ja syöpäkasvaimen kudoksiin tunkeutumisen välillä.

"Samat solun muotoa ja tarttumista säätelevät tekijät toimivat hyvin erilaisissa soluissa", selittää Turun biotekniikan keskuksessa työskentelevän tutkimusryhmän johtaja, akatemiaprofessori Johanna Ivaska.

"Kokeissamme havaitsimme, että autismia sairastavissa potilaissa havaitut geenivirheet SHANK-proteiinissa heikentävät sen solujen tarttumista estävää vaikutusta sekä hermosoluissa että rintasyöpäsoluissa. Tämä on jälleen kerran hieno osoitus siitä, miten perustutkimus lisää tietoa useista ihmisen sairauksista."

"Hämmästykseksemme SHANK-proteiini esti hyvin tehokkaasti syöpäsolujen tarttumista alustaansa ja niiden liikkumista ja kykyä tunkeutua ympäröivään kudokseen", tohtorikoulutettava Johanna Lilja kertoo. 

"Tämän proteiinin toimintaa on tutkittu vain keskushermostossa ja sen rooli syövässä on ollut tuntematon."

Soluviljelykokeissa tutkijat havaitsivat, että SHANK-proteiini estää Rap1-nimisen proteiinin kykyä aktivoida solun tarttumisreseptoreja, integriinejä. Tämä sama mekanismi sääteli sekä syöpäsolujen liikkumista että hermosolujen ulokkeiden muotoa ja haarautumista, piirteitä joiden tiedetään olevan tärkeitä normaalille aivotoiminnalle.

Mekanismin jäljille pääsemiseen tarvittiin kolmen tutkimusryhmän kansainvälistä yhteistyötä. Tohtori Igor Barsukovin ryhmä Liverpoolin yliopistossa selvitti SHANK-proteiinin kolmiulotteisen rakenteen, joka johdatti tutkijat oikean molekulaarisen mekanismin jäljille.

Tämän jälkeen Ivaskan tutkimusryhmän kanssa yhteistyössä oleva neurobiologi Hans-Juergen Kreienkamp Hampurissa olevan Humaanisen Genetiikan Instituutista tutki SHANK-proteiinin toimintaa hermo- ja syöpäsoluissa.

Seuraavaksi tutkijat selvittävät, voisiko SHANK-proteiinilla olla myös muita vaikutuksia syöpäsoluihin ja erityisesti niiden kasvuun.

Otsikkokuvana on ​Turun biotekniikan keskuksen Cell Image Core -yksikössä tohtori Guillaume Jacquemetin ottama kuva, joka paljastaa miten erilaisia neuronit ja syöpäsolut ovat morfologialtaan. Oikealla on rotan neuronista värjättysolun tukiranka aktiini (vihreä), tuma (sininen) ja MAP2 (violetti), ja vasemmalla syöpäsolusta värjättysolun tukiranka aktiini (punainen) and paksilliini (vihreä).

Juttu on Turun yliopiston tiedote vain lievästi toimitettuna.

Epi­lep­sialle löydetty uusi syn­ty­me­ka­nis­mi Toimitus Ma, 27/02/2017 - 11:48
Toimitus

Aivojen yleinen välittäjäaine voi pitkittyneessä epilepsiakohtauksessa kiihdyttää aivojen toimintaa ja synnyttää haitallisia hermoyhteyksiä. Nämä puolestaan voivat johtaa uusiin kohtauksiin, joita on hankala hallita lääkkeillä.

Pitkittynyt kouristuskohtaus voi aiheuttaa potilaalle vakavia ja lopun ikää vaivaavia ongelmia.

Kohtauksen tuloksena aivojen hermoyhteydet saattavat järjestäytyä uudelleen väärällä tavalla ja seurauksena voi olla huonosti lääkkeillä hallittavia kouristuskohtauksia.

Helsingin yliopiston Neurotieteen tutkimuskeskuksessa rottamallilla tehdyssä tutkimuksessa havaittiin, että haitallisten hermoyhteyksien synnyn taustalla on aivojen yleisen välittäjäaineen, GABA:n, toiminnan muutos.

"Normaalisti GABA hidastaa aivojen toimintaa", toteaa tutkimusjohtaja Claudio Rivera.

"Pitkittyneen kouristuskohtauksen jälkeen se muuttuukin aivojen toimintaa kiihdyttäväksi, mikä johtaa uusien haitallisten hermoyhteyksien syntymiseen."

Bumetanidi hillitsee haitallisten hermoyhteyksien syntyä

Tutkimuksissa käytettiin bumetanidi-nimistä lääkeainetta, jolla estettiin pian kohtauksen jälkeen GABA:n kiihdyttävä vaikutus kolmen päivän ajaksi. Kaksi kuukautta kohtauksen jälkeen aivoissa havaittiin paljon vähemmän haitallisia yhteyksiä.

"Ja mikä tärkeintä, kouristuskohtausten määrä laski huomattavasti", Rivera sanoo.

Bumetanidi on jo kliinisessä käytössä oleva nesteenpoistolääke. Sitä on myös yleisesti tutkittu lääkkeenä, joka voi vähentää tai estää kouristuksia kohtauksen akuutissa vaiheessa. Tämän tutkimuksen myötä bumetanidille voi löytyä uusia käyttöaiheita epilepsian hoidossa.

"Seuraavaksi tutkimme bumetanidia sekä yksinään että muihin jo kliinisessä käytössä oleviin lääkkeisiin yhdistettynä", jatkaa Rivera.

"Haluamme selvittää, millä tavalla se voi tuoda lisähyötyä potilaiden hoitoon jo käytössä olevien epilepsialääkkeiden lisänä tai jopa niiden tilalla."

Nyt paljastuneen mekanismin tarkempi selvittäminen voi tutkijoiden mukaan tulevaisuudessa auttaa esimerkiksi rajoittamaan epilepsian pahenemista ja estämään pysyvän epilepsian kehittymistä yksittäisen vakavan kohtauksen jälkeen. On myös mahdollista, että samanlainen mekanismi on vastuussa epilepsian kehittymisestä traumaattisen aivovaurion jälkeen.

Tutkimus on tehty yhteistyönä Marseillen yliopiston kanssa.

Teksti on Helsingin yliopiston tiedote hieman toimitettuna.

Superuutuus bakteeri-infektioiden hoidoissa: täsmälääkkeet

Toimitus

Tätä läpimurtoa ei ole tehty lääketieteen laboratoriossa, vaan tietokoneilla: tutkijat ovat tehneet laskennallisella päättelyllä ja tilastomalleilla läpimurron, jonka avulla tulevaisuudessa voidaan kehittää täsmälääkkeitä vakavia infektioita aiheuttavia bakteereita vastaan.

Lähes kaikille antibiooteille vastustuskykyiset bakteerit ovat viimeisen kymmenen vuoden aikana ilmaantuneet eri puolille maailmaa, koska bakteerit siirtyvät maanosasta toiseen ihmisten maailmanlaajuiden jatkuvan liikkumisen seurauksena.

Maailman terveysjärjestö WHO onkin määritellyt antibioottiresistenssin leviämisen maailmanlaajuiseksi uhaksi ihmisen terveydelle.

"Tutkimustyöhömme perustuva uusi menetelmä antaa mahdollisuuden kohdentaa lääkeaine sellaisiin bakteerien perinnöllisiin tekijöihin, että resistenssin kehittymisen ja lajilta toiselle leviämisen mahdollisuus minimoidaan", sanoo tänään julkaistussa tutkimuksessa mukana ollut Helsingin informaatioteknologian tutkimuslaitoksen HIIT:in professori Jukka Corander.

Tilastollinen malli paljastaa evolutiivisia rajoitteita bakteerien perimän muutoksissa

Arvostetussa PloS Genetics -lehdessä juuri julkaistussa tutkimuksessa havainnollistetaan laskennallisen menetelmän tarjoamia mahdollisuuksia lääkkeiden kehitystyölle.

Työssään tutkijat analysoivat suuria määriä pneumokokki- ja streptokokkibakteerien näytteitä ja kehittivät tilastollisen mallin, jonka avulla voidaan paljastaa evolutiivisia rajoitteita luonnollisessa ympäristössä tapahtuville muutoksille bakteerien perimässä.

Pneumokokeilta paljastui tämän myötä useita aiemmin tuntemattomia mutaatioiden yhdysvaikutuksia.

"Yhdistämällä näistä yhdysvaikutuksista saatava tieto systeemibiologiaan ja molekyylilääketieteeseen voitaisiin ottaa tavoitteeksi lääkeaine, joka häiritsisi kyseisten geenien toimintaa ja yhtäaikaisesti johtaisi bakteerien solujen uusiutumisen estymiseen", sanoo Corander.

"Koska yhdysvaikutukset ovat useimmissa tapauksissa vahvasti sidoksissa tietyn bakteerilajin ydinperimään, lääkeaineella ei olisi sivuvaikutuksia muihin bakteereihin.

Corander mukaan koskaan aiemmin ei ole kyetty sovittamaan mutaatioiden välistä evolutiivista vuorovaikutuspainetta kuvaavaa todennäköisyysmallia samanaikaisesti kaikkiin perimässä esiintyviin mutaatioihin."

Malli sisältää lähes sata miljardia tuntematonta tekijää

Tutkijat hyödynsivät työssään useiden vuosien aikana kertynyttä kokemusta päättelyalgoritmeista ja kehittivät lähestymistavan, joka mahdollisti riittävän tarkan analyysin.

Tutkimustulokset antavat Coranderin mukaan mahdollisuuden tarkastella lähitulevaisuudessa kaikkien yleisten infektiotauteja aiheuttavien bakteerien perimän muutoksia laajojen genomiaineistojen pohjalta. Hän näkee, että näin voitaisiin perustutkimuksen avulla luoda pohja täsmälääketieteen sovelluksille ja edesauttaa vakavien infektioiden torjuntaa tulevaisuudessa.

Corander johtaa HIIT:in laskennallisen päättelyn tutkimusohjelmaa ja toimi nyt julkaistun hankkeen vastuullisena tutkijana. Hänen mukaansa laskennallinen haaste on valtava, koska tämänkaltainen malli sisältää lähes sata miljardia tuntematonta tekijää.

Ratkaisun saavuttamiseksi tarvittiin satojatuhansia tunteja prosessoriaikaa Suomen tieteellisen laskennan CSC:n palvelimella. Tärkeinä yhteistyökumppaneina toimivat myös maailman johtavan genomikeskuksen Sanger-instituutin bakteerigenomiikan tutkijat.

Lähdejulkaisu: Interacting networks of resistance, virulence and core machinery genes identified by genome-wide epistasis analysis, PloS Genetics (DOI: 10.1371/journal.pgen.1006508).

Juttu perustuu Helsingin yliopiston tiedotteeseen.

Vakava varoitus: älä syö lakritsia, jos olet raskaana

Toimitus

Uusi suomalaistutkimus antaa lisätukea lapsiperheiden ruokasuosituksen ohjeelle, jonka mukaan äidin tulee välttää runsasta lakritsin syöntiä raskauden aikana. Turvallisen käytön rajaa ei tunneta.

Kyseessä on vanha, tuttu asia: lakritsin ja sen luontaisen makeutusaineen glykyrritsiinin syönnillä voi olla pitkälle ulottuvia haittoja sikiön kehitykselle.

Tuoreen, American Journal of Epidemiology -lehdessä julkaistun tutkimuksen mukaan suurille lakritsiannoksille sikiöaikana altistuneet nuoret suoriutuivat psykologin tekemistä kognitiivisista päättelytesteistä muita heikommin.

Ero vastasi suunnilleen seitsemää älykkyysosamäärän pistettä.

Lakritsille altistuneet suoriutuivat huonommin myös muistia mittavista tehtävistä ja heillä oli vanhempiensa arvion mukaan enemmän ADHD-tyyppisiä ongelmia. Tytöillä murrosikä oli alkanut aikaisemmin ja edennyt pidemmälle. 

Helsingin yliopiston, Terveyden ja hyvinvoinnin laitoksen (THL) ja Helsingin ja Uudenmaan sairaanhoitopiirin Glaku-tutkimuksessa verrattiin 378 keskimäärin 13-vuotiasta nuorta, joiden äidit olivat syöneet runsaasti (yli 500 mg/viikko) tai vähän/ei lainkaan lakritsia (alle 249 mg/viikko).

Rajat eivät ole terveysperustaisia. 500 mg glykyrritsiiniä vastaa keskimäärin 250 grammaa lakritsia.

Tutkimusartikkelin ensimmäinen kirjoittaja on akatemiaprofessori Katri Räikkönen Helsingin yliopistosta. Tutkimusta ovat rahoittaneet Suomen Akatemia sekä useat suomalaiset säätiöt.

Pienestä lakumäärästä ei ole haittaa

Tutkijat esittävät, että raskaana oleville ja raskautta suunnitteleville kerrotaan glykyrritsiinipitoisten tuotteiden kuten lakritsin ja salmiakin haitoista sikiölle. 

Suomessa näin onkin jo tehty. Lisäksi THL julkaisi tammikuussa 2016 uudet lapsiperheiden ruokasuositukset, joissa lakritsi ja salmiakki oli siirretty ryhmään "ei suositella" raskaana oleville.

Satunnaiset pienet määrät, kuten annos lakritsijäätelöä tai muutama makeinen, eivät ole suosituksen mukaan haitallisia.

Tutkijat korostavat, että asia on tärkeä pitää oikeissa mittasuhteissa. Iso osa suomalaisista on sikiöaikana altistunut glykyrritsiinille, mutta tutkimuksen perusteella on vaikea sanoa, onko juuri glykyrritsiini vaikuttanut jonkun yksittäisen lapsen kehitykseen.

Lakritsin vaikutusten biologinen mekanismi tunnetaan eläinkokeiden perusteella hyvin. Makeutusaine glykyrritsiini lisää stressihormoni kortisolin vaikutusta estämällä kortisolia inaktivoivan entsyymin toimintaa. Kortisoli on välttämätöntä sikiön kehitykselle, mutta on suurina annoksina haitallista.

Ihmisillä glykyrritsiinin on pitkään tiedetty nostavan verenpainetta ja lyhentävän raskauden kestoa, mutta näin pitkälle ulottuvia vaikutuksia sikiöön ei ole aiemmin osoitettu. 

Juttu on Helsingin yliopiston tiedote hieman toimitettuna.

Turistiripulikin sen osoittaa: superbakteerit tykkäävät turhista antibiottikuureista

Toimitus

Antibiootteihin hieman herkästi turvautuva matkailija poimii mukaansa tavallisista superbakteereista kaikkein vastustuskykyisimmät. Tuore tutkimus osoittaa jälleen kerran liiallisten antibioottien haitallisuuden.

Miljoonat matkailijat vierailevat vuosittain maissa, joissa hygienian taso on alhainen.

Jopa noin kolmasosa heistä palaa kotiin mukanaan ikävä yllätys: antibiooteille vastustuskykyinen ESBL-suolistobakteeri. Onneksi useimmilla tartunta on oireeton. 

ESBL-bakteeritartunnan saamisen riskialueita ovat Etelä- ja Kaakkois-Aasia, Afrikka ja Latinalainen Amerikka.

Erityisesti ripuli on köyhillä seuduilla matkailevan terveysongelma.

Sen sairastaminen nostaa ESBL-tartunnan riskiä, ja vielä suurempi riski on matkailijoilla, jotka hoitavat ripuliaan antibiooteilla: kaksi vuotta sitten julkaistu professori Anu Kanteleen johdolla tehty suomalaistutkimus osoitti, että ripuliin sairastuneista ja antibiootteja ottaneista korkeimman riskin alueilla käyneistä matkailijoista jopa 80 prosenttia toi mukanaan ESBL-superbakteerin.

Jatkotutkimuksessa on nyt osoitettu, että matkalla käytetty antibiootti ei ainoastaan altista ESBL-tartunnalle, vaan jopa valikoi suolistoon kaikkein vastustuskykyisimmät ESBL-kannat. Niistä voi olla suurta haittaa myöhemmin.

"ESBL-bakteerit ovat vastustuskykyisiä penisilliineille ja kefalosporiineille, ja siksi niiden aiheuttamia infektioita hoidetaan muiden ryhmien antibiooteilla, kuten fluorokinoloneilla", Kantele kertoo.

"Kun analysoimme tarkemmin ESBL-bakteerin hankkineita, kävi ilmi että niistä, jotka eivät turvautuneet antibioottiin, 37 prosentilla ESBL oli fluorokinolonille resistentti. Fluorokinolonia käyttäneistä matkustajista sen sijaan peräti 95 prosentilla ESBL-kanta oli vastustuskykyinen myös fluorokinoloneille." 

"Löydös on looginen: kun otetaan antibioottia, suolistossa pärjäävät nimenomaan ne, jotka ovat vastustuskykyisiä käytetylle antibiootille."

Vastustuskyky antibiooteille voi siirtyä bakteerilta toiselle eräänlaisissa geenipaketeissa, jolloin samassa paketissa voi siirtyä vastustuskyky monelle eri antibiootille.

Tutkijat havaitsivatkin, että fluorokinoloneille resistentit ESBL-kannat olivat usein vastustuskykyisiä myös muille sellaisille antibiooteille, joiden vastustuskyky kulkee samoissa geenipaketeissa kuin fluorokinoloniresistenssi.

"Käytännössä tämä merkitsee sitä, että matkailija poimii mukaansa kaikkein vastustuskykyisimmät ESBL-kannat, ja ESBL-infektioiden hoitovaihtoehtoja jää jäljelle entistäkin vähemmän", Kantele toteaa.

Antibioottiresistenssi on vakava uhka

ESBL-tartunta on usein oireeton, mutta oireetonkin kantaja voi kuitenkin levittää bakteeria eteenpäin. Jos huonosti käy, voi bakteeri aiheuttaa vaikean, jopa hengenvaarallisen sairauden.

Antibioottiresistenssi onkin yksi terveydenhoidon vakavimmista uhkista.  Jos antibioottien teho menetetään, monet niiden avulla nujerretut infektiosairaudet saattavat muuttua uudelleen kohtalokkaiksi.

"Vastustuskykyisten bakteerikantojen leviäminen pahentaa tilannetta entisestään. Sen vuoksi myös matkoilla tulisi välttää antibioottien tarpeetonta käyttöä. Tavallisen ripulin hoidossa antibioottia ei tarvita – tärkeintä on pitää huolta nesteytyksestä, ja oireita voi lievittää muilla ripulilääkkeillä."

Vastikään Travel Medicine and Infectious Disease -lehdessä julkaistu tutkimus oli jatkoa työlle, johon kutsuttiin mukaan Lääkärikeskus Aavan matkailuklinikalle hakeutuneita suomalaismatkailijoita.

Tutkittavat antoivat ennen matkalle lähtöään sekä heti matkalta palattuaan ulostenäytteen ja täyttivät kyselykaavakkeita. Jatkotutkimuksessa tästä ryhmästä valittiin 90 matkailijaa, jotka kaikki olivat saaneet matkalta suoliston ESBL-superbakteerin.

Kantojen herkkyys määritettiin lukuisille eri antibiooteille ja tuloksia tarkasteltiin suhteessa matkakohteeseen, matkailijan ikään, sairastettuun matkaripuliin ja käytettyihin antibioottihoitoihin.

Tutkimus tehtiin Helsingin yliopiston, Helsingin yliopistollisen sairaalan, Karoliinisen instituutin ja Lääkärikeskus Aavan Matkailuklinikan yhteistyönä.

Artikkeli on Helsingin yliopiston tiedote vain hieman toimitettuna.

Suomalaislöytö: näin aivot säätelevät masennusta

Turun biotekniikan keskuksen Cell Image Core -yksikössä otettu kuva hippokampuksesta,
Turun biotekniikan keskuksen Cell Image Core -yksikössä otettu kuva hippokampuksesta,
Toimitus

Jos tietäisimme, miten aivot säätelevät itse masennusta ja ahdistuneisuutta, voisi näiden nykyisin varsin yleisten sairauksien tai niitä oireina tuottavien sairauksien hoito olla helpompaa ja tehokkaampaa. Turun yliopistossa on otettu askel tähän suuntaan, joskin toistaiseksi vain hiirillä.

Turun yliopiston ja Åbo Akademin yhteisessä Turun biotekniikan keskuksessa työskentelevän Eleanor Coffeyn johtama tutkimusryhmä on havainnut, että aktiivisena ollessaan niin sanottu JNK-proteiini tukahduttaa uusien hermosolujen tuotannon aivojen hippokampuksessa, aivojen tunne-elämää säätelevässä osassa.

Tutkimustulos on julkaistiin viime vuoden puolella Molecular Psychiatry –lehdessä. 

JNK-proteiinin kaltaisten entsyymien tiedetään olevan tärkeässä osassa solujen sisäisessä viestinnässä, kun kyse on solun ympäristössä olevista stressitekijöistä. Tällaisia ovat esimerkiksi säteily, lämpötila tai tulehdukset.

Kun tutkijat estivät hiirillä JNK:n toimintaa, he onnistuivat edesauttamaan uusien hermosolujen syntymistä hippokampuksessa, ja sen myötä hiirien ahdistuneisuus sekä masennukseen liittyvä käyttäytymismuutos lieveni.

"Me tunnistimme uuden molekyylin, johon vaikuttaminen lievitti jyrsijöillä ahdistusta sekä masennukseen liittyvää käyttäytymistä", Coffey kertoo.

"Aiemmin tuntematon mekanismi tuo uutta tietoa siitä, miten aivot toimivat säädellessään mielialaa sekä osoittaa, että JNK-estäjä, jota käytimme tutkimuksessamme, saattaa tarjota uusia väyliä masennuksen ja ahdistuneisuushäiriön lääkityksen kehittämiseen."

Masennus ja ahdistuneisuushäiriö ovat maailmanlaajuisesti yksi merkittävimmistä työkyvyttömyyttä aiheuttava sekä elämänhallintaa heikentävä tekijä.

Monet potilaat eivät saa kuitenkaan nykyisistä hoitomuodoista apua.

Coffeyn mukaan tutkijoilla onkin jo pitkään ollut yhteinen käsitys siitä, että nykyhoitomuodoilla vastustuskykyisten masennuksen hoitamiseksi on ymmärrettävä nykyistä paremmin sairauksia aiheuttavia toimintamekanismeja.

Tutkijat käyttivät virustyökalua selvittääkseen, missä aivojen osassa JNK-estäjä vaikutti mielialaan. He havaitsivat, että molekyylin toiminta näkyi hippokampuksessa eli aivojen osassa, joka kontrolloi tunne-elämää ja oppimista.

Estäjä lievitti ahdistuneisuushäiriötä ja masennusta kontrolloimalla uusien hermosolujen syntymistä hippokampuksessa.

Coffeyn mukaan seuraava askel on jyrsijöillä tehtävien testien jatkaminen. Tutkijat selvittävät muun muassa, voisiko JNK-estäjä tukea jo käytössä olevien masennuslääkkeiden tehoa.

"Paljastimme tutkimuksellamme sekä uuden mekanismin että uuden estäjämolekyylin vaikutuksen. Seuraava askel on tutkia saatujen tietojen hyödyntämistä nykyisten lääkkeiden tukena. Jatkossa teemme kokeita, joissa annamme JNK-estäjää yhdessä tyypillisimpien masennuslääkkeiden kanssa ja sen jälkeen mittaamme hiirien käyttäytymismuutoksia."

Tutkijoiden käyttämä estäjä on jo kliinisessä koekäytössä  aivoinfarktin sekä kuulovamman hoidossa.

"Monet lääkealan yritykset ovat kehittäneet laajan joukon JNK-estäjiä. Aiemmin ei kuitenkaan ole tiedetty, että JNK säätelee myös tunnepohjaista käyttäytymistä", toteaa Coffey.

"Tutkimuksemme tärkein anti onkin, että JNK-estäjän käyttöä tulee harkita vakavasti myös ahdistuneisuushäiriön ja masennuksen hoidossa."

Coffeyn johtamassa tutkimuksessa oli mukana suomalaisia ja yhdysvaltalaisia tutkijoita. Tutkimusta ovat rahoittaneet Marie Curien Initial Training Network r’BIRTH, Suomen Akatemia, Turku Network in Molecular Biosciences sekä National Institute on Aging.

Juttu perustuu lähes suoraan Turun yliopiston julkaisemaan, Erja Hyytiäisen kirjoittamaan uutiseen.
Kuva: Turun biotekniikan keskus (kuvassa on suurennos hippokampuksesta)

Suuri harppaus eteenpäin: DNA selville käynnykällä Toimitus Pe, 20/01/2017 - 10:49
Toimitus

Mainoksen mukaan jokaista käyttöä varten on mobiilisovellus. Ihan pelkkä softa ei vielä riitä DNA:n analysointiin, mutta nyt sen vaatima laitteistokin on niin pieni, että se voi toimia kännyn lisävarusteena. Ja tämä on vasta alkua.

Ruotsalais-kalifornialainen tutkijaryhmä on valmistanut DNA-analysaattorin, joka voi toimia matkapuhelimen kanssa ja joka on niin pieni, että sitä voi äkkiseltään ajatellen pitää varsin massiivisena suojana puhelimelle. 

Laitteessa on kaksi laseria, valkoisen valon LED-valo ja suodattimia sekä optiikkaa yhdessä pienen valoa analysoivan ilmaisimen kanssa, ja se pystyy toimimaan tarkkana molekyylimikroskooppina ja tonkimaan geeniperimää selville.

Täyttä geenikartoitusta tällä laitteella ei voi tehdä, mutta se pystyy näyttämään onko solunäytteen kromosomissa merkkejä tuberkuloosista tai syövästä. Niin sanotussa sytogeneettisessa tutkimuksessa katsotaan kromosomien määrää ja rakennetta, ja tämä voidaan tehdä mikroskoopilla. Jos kromosomissa on katkoksia tai muutoksia, voi tämä olla merkki sairaudesta.

Laitteen tietokoneena toimii matkapuhelin. Unohdamme aika usein, että nykyiset älypuhelimet ovat hyvin tehokkaita tietokoneita ja ne ovat järeämpiä laskimia kuin supertietokoneet olivat vielä jokin aikaa sitten.

Normaalisti tämä DNA-tutkimus pitää tehdä laboratoriossa, mutta nyt – jos ja kun tämä noin 500 euroa maksava laite saadaan massatuotantoon – voidaan geenitesti tehdä melkeinpä missä vain ja milloin vain. Perinteiset tällaiset laitteet maksavat sata kertaa enemmän.

Yllä olevat kuvat näyttävät mitä laite pitää sisällään: se on "normaali" DNA-mikroskooppi, mutta vain kompakti, kenttäkelpoinen ja edullinen.

Kuten laboratorioissa olevissa laitteissa, kiinnitetään näytteen soluja mikroskooppilaseille ja kromosomit värjätään, jotta ne näkyvät paremmin. Mikroskoopin ottamat kuvat siirretään matkapuhelimeen, missä oleva ohjelmisto analysoi niitä.

Tarkempia tietoja laitteesta ja sen toimintaperiaatteesta on tuoreessa Nature Communications -julkaisussa ilmestyneessä artikkelissa (mistä yllä oleva kuvakin on).

Kun DNA-analysointitekniikka menee tästä vielä eteenpäin ja geeniperimän kartoitus voisi tapahtua nopeammin ja hyvinkin pienissä laitteissa, voitaisiin esimerkiksi avaimet korvata tällaisilla laitteilla. Tulevaisuuskuvissa esimerkiksi oveen voisi vain sylkäistä, jolloin se tutkisi kuka on tulossa sisään ja avautuisi vain kun se havaitsisi valtuutettujen henkilöiden DNA:ta näytteessä. 

Myös poliisille tällaiset laitteet olisivat käteviä – kuten myös erilaisille parempaa valvontaa ja vaikoilua havitteleville tahoille.

Tämä on uutta: pian luunmurtuma hoidetaan luumaisella nanokuidulla

Helsingin yliopiston kemian laitoksella kehitetty sähköpuhalluskehräyslaitteisto
Toimitus

Tulevaisuudessa ongelmat luiden kanssa ovat hieman pienempiä, kun luun kaltaisilla nanokuiduilla on mahdollista parantaa luuimplanttien kiinnittymistä tai kuituja voidaan käyttää suoraan luun kasvun tukirakenteina. Näin todetaan tuoreessa väitöstutkimuksessa.

Jani Holopainen on kehittänyt väitöstutkimuksessaan uusia prosesseja kuitumaisille ja ohutkalvobiomateriaaleille, joita voidaan käyttää luun kasvun tukirakenteissa sekä muissa luuimplanteissa ja tutki nanokuitujen valmistuksessa käytettyjä laitteistoja.

"Parhaimmillaan implantteina voitaisiin käyttää luun kasvun tukirakenteita, jotka uudistuvat samaan tahtiin kuin luu", sanoo Helsingin yliopiston kemian laitoksella työskentelevä Jani Holopainen.

"Tukirakenne aktivoi luusoluja muodostamaan uutta luuta, joka korvaa hitaasti hajoavan tukirakenteen ja implantti poistuu elimistöstä luonnollisesti ilman erillistä poistoleikkausta."

Tutkimuskohteeksi valikoitui hydroksiapatiitti, joka on luumineraalin pääkomponentti. Se johdatti kehittämään siitä synteettisiä rakenteita, joilla on hyvä yhteensopivuus luun kanssa.

Holopainen kehitti hydroksiapatiittikuitujen tuotantoon sähköpuhalluskehräyslaitteiston sekä uudenlaisen neulattoman kierrelankasähkökehräyslaitteiston, jotka ovat yleisesti tunnettua neulasähkökehräysmenetelmää tuottavampia.

Tutkimuksessa käytettävien laitteistojen prototyypit valmistettiin Helsingin yliopiston kemian laitoksella. Laitteet toki vaativat jatkotutkimuksia tuottavuuden kasvattamiseksi teolliseen mittakaavaan.

Helsingin yliopiston kemian laitoksella kehitetty sähköpuhalluskehräyslaitteisto 
Helsingin yliopiston kemian laitoksella kehitetty sähköpuhalluskehräyslaitteisto.

"Lupauksia herättävän menetelmän oikea lääketieteen sovellus on pitkän matkan päässä, vaikka solukokeitakin on jo tehty", arvioi väitöskirjatyön ohjaaja professori Mikko Ritala Helsingin yliopiston kemian laitokselta ja Atomikerroskasvatuksen (ALD) huippuyksiköstä.

Väitöskirja on myös elektroninen julkaisu ja luettavissa E-thesis -palvelussa: https://helda.helsinki.fi/handle/10138/169566

Uutinen on Helsingin yliopiston lähettämä tiedote lievästi toimitettuna.

Halpa aivokuvauslaite joka nurkkaan – aivohalvauksen tunnistus tulee tarkemmaksi ja nopeammaksi

Tietokonesimulaatio suunnitellusta kuvantamistavasta.
Toimitus

Aivohalvaus on syynä noin 9 prosenttiin kuolemantapauksista Suomessa ja jättää aivovamman joka neljännelle siitä henkiin jääneelle. Mitä nopeammin aivohalvaus todetaan ja hoito voidaan aloittaa, sitä paremmat ovat selviytymismahdollisuudet.

Aivohalvaus johtuu joko veritulpan aiheuttamasta hapenpuutteesta tai verenvuodosta.

Näiden kahden vaihtoehdon aiheuttamat ulkoiset oireet ovat samat, mutta tarvittava hoito aivan vastakkainen: verenvuotopotilaalle ei esimerkiksi pidä antaa verta ohentavaa veritulppalääkitystä.

Siksi olisi siis tärkeää kyetä näkemään heti oireiden ilmettyä, kummasta vaihtoehdosta on kyse.

"Jos oikea hoito saadaan aloitettua nopeasti, mielellään jo ambulanssimatkalla, jopa täydellinen toipuminen on mahdollinen", sanoo teollisuusmatematiikan professori Samuli Siltanen Helsingin yliopistosta.

Edullinen kuvauslaite vaikkapa jokaiseen ambulanssiin

Oikean hoidon valitseminen on hankalaa, ja nykyään siihen vaaditaan suurella sairaalalaitteella tehtävä magneetti- tai tomografiakuvaus. 

Siltasen tutkimusprojektin tavoitteena on kehittää uusi, edullinen ja kannettava kuvauslaite. Siinä kuvaus perustuu harmittomien sähkövirtojen syöttämiseen aivoihin pään pinnalle asetettujen elektrodien kautta.

"Veren puute tietyllä aivoalueella johtaa matalaan sähkönjohtavuuteen, ja verenvuoto puolestaan korkeaan. Siksi sähköinen kuvantaminen on lupaava lähestymistapa tähän tarkoitukseen."

"Mittausten tulkinta on kuitenkin äärimmäisen vaativa matemaattinen tehtävä". 

Jane ja Aatos Erkon säätiö myönsi lähes miljoona euroa matematiikan professori Samuli Siltasen johtamalle aivoinfarktin sähköistä kuvantamista koskevalle tutkimuselle.

Tutkimuskonsortion muut osapuolet ovat professori Jari Hyttinen, bioimpedanssin ja fysiologisen mallintamisen asiantuntija Tampereen teknillisestä yliopistosta, ja professori Ville Kolehmainen, lääketieteellisen kuvantamisen asiantuntija Itä-Suomen yliopistosta.

Tietokonesimulaatio suunnitellusta kuvantamistavasta. 
Tietokonesimulaatio suunnitellusta kuvantamistavasta. Vas. on simuloitu pää aivoineen. Punainen on karkeasti mallinnettu aivoverenvuoto. Keskellä ja oikealla on uudella menetelmällä tehdyt sähköisen kuvantamisen rekonstruktiot. Kyseessä ei siis ole potilaskuva. Kuva: Samuli Siltanen, Helsingin yliopisto

Juttu on Helsingin yliopiston tiedotte lievästi editoituna.

Tämä avaa portit migreenille – tuore tutkimus valottaa päätäriipivän säryn syntyä

Toimitus

Tuoreen tutkimuksen mukaan hermoston välittäjäaineen serotoniiniin estomekanismin heikentyminen saa aikaa turkastuttavan päänsäryn, kun se ei kykene hillitsemään ääreishemoston kipusignaaleita.

Serotoniini on tunnettu hermoston välittäjäaine, joka laukaisee kivun ääreishermostossa, mutta sillä on kipua hillitsevä vaikutus keskushermostossa.

Monien masennus- ja migreenilääkkeiden vaikutus kohdistuukin juuri serotoniinijärjestelmään.

Serotoniinin merkitystä migreenissä pidetään kuitenkin kiistanalaisena, sillä serotoniinilla on havaittu sekä kipua estäviä että kipua aiheuttavia vaikutuksia. Monet tutkimukset ovat osoittaneet serotoniinin voivan aiheuttaa migreenikipua, mutta toisaalta kaikkein tehokkaimmat migreenilääkkeet, triptaanit, itse asiassa aktivoivat serotoniinireseptoreita.

Itä-Suomen yliopistossa toimiva, professori Rashid Giniatullinin johtama kansainvälinen tutkimusryhmä onnistui hiljattain valottamaan serotoniinin roolia migreenissä. Tulokset julkaistiin Neuropharmacology-lehdessä nyt joulukuun lopussa. 

Tutkijat havaitsivat serotoniinin aiheuttavan ääreishermostossa hermopäätteiden voimakasta aktivoitumista, joka on avainasemassa migreenikivun laukeamisessa.

Serotoniinin vaikutus näkyi erittäin voimakkaina aktivaatiopiikkeinä kolmoishermon hermosäikeissä ja kesti pitkään. Tämä selittää, miten serotoniini saa aikaan sekä välittömän kivun että pitempään kestävän herkistymistilan.

Eri serotoniinireseptorien aktivoijien ja salpaajien avulla voitiin osoittaa, että keskeisessä roolissa ääreishermoston aktivaatiossa oli 5-HT-3-reseptori, joka on ainoa tunnettu ligandiporttinen serotoniinireseptori. Se aktivoi kipureseptorien lisäksi myös toisen migreenin laukaisijan, neuropeptidi CGRP:n, vapautumista elimistöön. CGRP:n vapautuminen vahvistaa serotoniinin vaikutusta ja migreenikohtauksen pitkäkestoisten oireiden syntyä.

Tutkimusryhmä onnistui myös paikantamaan aivokalvon oman serotoniinin lähteen. Aivokalvon syöttösolujen jyväsissä on serotoniinia, jonka vapautuminen voi vaikuttaa migreenikohtauksen syntyyn.

Merotoniinin kaksitahoiselle vaikutukselle löytyi mahdollinen syy: serotoniini estää kolmoishermon välittämän kipuaistimuksen kulkua keskushermostoon.

Estävä vaikutus välittyy saman 5-HT3-serotoniinireseptorin kautta, joka saa aikaan kipuvaikutukset ääreishermostossa. Ääreishermossa serotoniinilla on siis voimakkaita kipua aiheuttavia vaikutuksia, mutta keskushermostossa vaikutukset ovat päinvastaisia.

Tutkijoiden mukaan keskushermoston serotoniinivälitteisen estovaikutuksen heikkeneminen voi migreenipotilailla ”avata portit” ääreishermostosta tuleville kipusignaaleille. Tutkimuksen tulokset tukevat kivun porttikontrolliteoriaa, joka julkaistiin jo vuonna 1965 Science-lehdessä. Niiden perusteella migreenipäänsäryn yksilölliset oireet voivat riippua ääreishermoston kipua kiihdyttävien ja keskushermoston kipua estävien serotoniinin vaikutusten välisestä tasapainosta.

Uutinen on Itä-Suomen yliopiston julkaisema tiedote editoituna.  
Kuva: flickr / Ivan Hernández

Tilaa aihepiirin Terveys RSS-syöte