Molekulaarisen lääketieteen alaan kuuluva väitöskirja tarkastetaan terveystieteiden tiedekunnassa Kuopion kampuksella. Tilaisuutta voi seurata myös verkossa.
Mikä on väitöstutkimuksesi aihe? Miksi aihepiiriä on tärkeää tutkia?
Sepelvaltimotauti on maailman johtava kuolinsyy. Sen kehittyessä sepelvaltimoiden seinämiin kertyy rasvaa, verenkierto sydänlihaksessa heikkenee ja kudokseen kehittyy hapen- tai verenpuutetta eli iskemiaa. Uusia hoitomuotoja tarvitaan, sillä tarjolla olevat hoitomuodot eivät sovellu kaikille potilaille. Verisuonten uudismuodostuksen eli angiogeneesin keinotekoinen käynnistäminen verenkierron lisäämiseksi iskeemisessä sydämessä on mahdollinen sepelvaltimotaudin uusi hoitomuoto. Tämän väitöskirjan tavoitteena oli tunnistaa ja testata uusia angiogeneesiä sääteleviä tekijöitä, joita voitaisiin hyödyntää sepelvaltimotaudin hoidossa.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tulokset tai havainnot?
Väitöskirjassa löydettiin yhteys keskeisen angiogeneesiä säätelevän tekijän, verisuonten endoteelin kasvutekijä A:n (VEGF-A), sekä luun morfogeneettisen proteiinin 2 (BMP2) välillä. BMP2-proteiinikäsittelyn osoitettiin lisäävän verisuonten kasvua soluviljelymallissa. Kuitenkaan sepelvaltimotaudin isoeläinmallissa BMP2-geenisiirto ei aiheuttanut odotettua verisuonten uudismuodostusta. Sen sijaan BMP2 aiheutti haitallisina sivuvaikutuksina nesteen kertymisen sydänpussiin sekä tulehdusvasteen sydänlihaksessa. Tulostemme pohjalta BMP2-geenisiirtoa ei voida suositella jatkokehitettäväksi sepelvaltimotaudin hoitomuodoksi.
BMP2:n angiogeenisten vaikutusten lisäksi väitöskirjassa löydettiin yhteys VEGF-A-, BMP6- ja Hippo-signalointireittien välillä. Väitöskirjassa osoitettiin ensimmäistä kertaa, että BMP6 säätelee Hippo-signalointireittiin kuuluvan WW-domeenin sisältävän transkriptiosäätelijä 1:n (TAZ) aktivoitumista endoteelisoluissa ja, että BMP6 säätelee VEGF-signalointia osittain TAZ:in kautta. BMP6:n osoitettiin myös lisäävän verisuonten uudismuodostusta eläinmallissa, mutta rajoittavan sitä soluviljelymallissa.
Soluviljelymallista tehdyn yksisolusekvensoinnin avulla tunnistettiin kolme geeni-ilmentymiseltään toisistaan poikkeavaa endoteelisoluryhmää sekä uusia soluviestintämekanismeja, jotka mahdollisesti säätelevät verisuonten uudismuodostusta. Laskennallisen analyysin perusteella ennustettiin, että VEGF säätelee angiogeneesiä ja verisuonen kasvuhaaran muodostumista angiopoietiini 2:n ja myosyyttienhanseri 2 C:n kautta. Lisäksi BMP2:n ja fibroblastikasvutekijä 2:n (FGF2) ennustettiin säätelevän endoteelisolujen jakautumista ja vaikuttavan siten endoteelisolujen kasvuhaaran muodostumiseen.
Yhteenvetona tässä väitöskirjassa löydettiin uusia VEGF- ja VEGF/BMP-soluviestintämekanismeja, jotka säätelevät endoteelisoluja ja verisuonten uudismuodostusta. Vaikka BMP2-geenihoitoa ei suositella jatkokehitettäväksi sen aiheuttamien haitallisten sivuvaikutusten vuoksi, muita väitöskirjassa löydettyjä uusia VEGF-välitteisen angiogeneesin mekanismeja voidaan hyödyntää verisuonen kasvuun vaikuttavien hoitomuotojen kehittämisessä sydän- ja verisuonitauteihin.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tutkimusmenetelmät ja -aineistot?
Väitöskirjan ensimmäisessä osatyössä tutkittiin angiogeneesiä kahdella eläinmallilla. Ensimmäisessä eläinmallissa hiirille tehtiin kuuden päivän mittainen VEGF-A-geenisiirto. Uusia angiogeeneesiä sääteleviä tekjöitä tunnistettiin RNA-sekvensoinnilla ja immunohistologisilla värjäyksillä hiirten maksasta, jossa verisuonten kasvua oli todistettu tapahtuvan. Toisessa eläinmallissa hiirten ihon alle sijoitettiin seitsemän päivän ajaksi BMP6-proteiinia sisältävä Matrigel-implantti. BMP6-proteiinin angiogeenisiä vaikutuksia tutkittiin histologisilla värjäyksillä. Väitöskirjan toisessa osatyössä selvitettiin BMP2-geenisiirron vaikutuksia sepelvaltimotaudin isoeläinmallissa. BMP2-geenisiirron vaikutuksia tutkittiin sydämen toiminnallisilla testeillä ja immunohistologisilla värjäyksillä. Väitöskirjan ensimmäisessä ja kolmannessa osatyössä käytettiin lisäksi angiogeneesin soluviljelymallia. Mallissa ihmisen napanuoran laskimon endoteelisolut muodostavat kasvuhaaroja kolmiulotteisen soluväliainetta mallintavan fibriinigeelin sisällä. Ensimmäisessä osatyössä tutkittiin BMP2- ja BMP6-proteiinien vaikutuksia kasvuhaaran muodostumiseen hyödyntämällä kuva-analyysia. Kolmannessa osatyössä selvitettiin kasvuhaaran muodostavien endoteelisolujen jakautumista geeni-ilmentymiseltään ja toiminnaltaan erilaisiksi ryhmiksi käyttäen yksisolu-RNA-sekvensointia. VEGF-A-välitteisen angiogeneesin soluviestintämekanismeja eri endoteelisoluryhmien välillä arvioitiin suorittamalla laskennallinen NicheNet-analyysi.
FM Heidi Pulkkisen väitöskirja Identification of novel targets for pro-angiogenic therapy (Uudet verisuonten kasvua lisäävän hoidon kohteet) tarkastetaan terveystieteiden tiedekunnassa. Vastaväittäjänä toimii professori Pipsa Saharinen Helsingin yliopistosta ja kustoksena apulaisprofessori Johanna Laakkonen Itä-Suomen yliopistosta.
Lisätietoja:
FM Heidi Pulkkinen, heidi.pulkkinen@uef.fi, https://uefconnect.uef.fi/henkilo/heidi.pulkkinen/
