Farmasian tiedekunta

 

Uusimmat julkaisut

  • Troberg, Johanna (Helsingin yliopisto, 2019)
    UDP-glukuronosyylitransferaasit (UGT:t) ovat entsyymejä, jotka siirtävät sokeriryhmän UDP-glukuronihapolta rasvaliukoisiin kohdemolekyyleihin. Kohdemolekyylin rakenne muuntuu siten vesiliukoisemmaksi, mikä helpottaa sen poistumista elimistöstä sapen, ulosteen tai virtsan mukana. Monet lääkeaineet poistuvat elimistöstä UGT-entsyymien reaktiotuotteina eli glukuronideina. Ihmisillä on 19 UGT-entsyymiä, joista yleensä useampi eri UGT osallistuu tietyn lääkeaineen poistoon. Joissain tapauksissa muodostunut glukuronidi on kuitenkin peräisin vain yhden tietyn UGT:n toiminnasta. Tästä syystä väitöskirjan julkaisuissa karakterisoitiin yksittäisten entsyymien aktiivisuuksia. Tuotimme tutkittavat UGT:t hyönteissoluissa ja määritimme niiden entsyymiaktiivisuudet joko lääkeaineita tai muita yleisesti käytettyjä UGT-substraatteja kohtaan. Osassa julkaisuja yksittäisten UGT:ien aktiivisuuksia verrattiin myös vastaaviin maksa- ja ohutsuolimikrosomeilla tehtyihin aktiivisuuksmäärityksiin. Julkaisujen tulokset osoittivat, että aminohappomuutos UGT1A4-P24T variantissa vaikuttaa signaalisekvenssin katkaisuun ja valmiin proteiinin pituuteen. Havaittu ero villityypin ja UGT1A4-P24T:n entsyymiaktiivisuuksissa voisi aiheutua siitä, että varianttientsyymi koostuu aktiivisesta ja ei-aktiivisesta muodosta UGT1A4:ää. Toimimaton entsyymimuoto voisi myös selittää aktiivisuuseron kaupallisen UGT1A10:n ja meidän tuottamamme aktiivisen UGT1A10:n välillä. Lisäksi tulokset viittaavat siihen, että UGT1A10:n merkitys ohutsuolessa on paljon suurempi kuin on aikaisemmin ajateltu. UGT1A10:n aktiivisuutta tutkittiin myös artikkelissa, missä identifioitiin entsyymit jotka osallistuvat kahden rakenteellisesti toisiaan muistuttavan ympäristömyrkyn poistumiseen. Näistä bisfenoli S poistuu UGT1A9:n katalysoimana, kun taas bisfenoli F on parempi kohdemolekyyli hyvin homologiselle UGT1A10:lle. Eri UGT:den toiminnan eroavaisuuksia tutkittiin lisäämällä inhibiittoreja sitovaa albumiinia reaktioseokseen, ja havaitut eroavaisuudet olivat sekä entsyymistä että yhdisteestä riippuvaisia. Julkaisu koiran ja ihmisen UGT1A-entsyymeistä paljasti, että kenties lukuunottamatta UGT1A6-entsyymejä, ihmisellä ja koiralla ei ole samankaltaisesti toimivia UGT1A:ta. Vastaavasti myös koiran ja ihmisen maksa- ja ohutsuolimikrosomeissa oli suuria eroavaisuuksia reaktionopeuksissa testattavia substraatteja kohtaan.
  • Svarcbahs, Reinis (Helsingin yliopisto, 2019)
    Hermostoa rappeuttavat sairaudet, kuten Parkinsonin ja Alzheimerin tauti, koskettavat yhä suurempaa joukkoa ihmisiä väestön ikääntymisen myötä. Näissä sairauksissa eri aivoalueilla tapahtuu huomattavaa hermosolukatoa, joka johtaa näkyviin oireisiin, kuten Parkinsonin taudissa liikehäiriöihin ja Alzheimerin taudissa muistin häiriöihin. Hermosolukato myös etenee jatkuvasti, ja oireet vaikeutuvat ja lisääntyvät tämän myötä. Nykyiset hoidot eivät kykene pysäyttämään tai edes hidastamaan hermosolutuhoa, joten uusien lääkevaikutuskohteiden ja taudin kulkua muuttavien hoitojen tutkiminen on erittäin tärkeää. Suurin ongelma uusien hoitojen kehittämisessä on ollut se, etteivät hermosolujen tuhoutumisen syyt ole vieläkään kovin hyvin selvillä. Kuitenkin yksi tärkeimmistä tekijöistä näyttää olevan tiettyjen hermosolujen sisäisten proteiinien muuntuminen virheelliseen muotoon ja tästä seuraava kertyminen hermosoluihin. Näiden kertymien olemassaolo esim. Parkinsonin taudin potilaiden aivonäytteissä on tunnettu jo pitkään, mutta vasta viimeisen kahden vuosikymmenen aikana on havaittu, että nämä ovat muodostuessaan myrkyllisiä hermosoluille ja voivat jopa levittää hermosolutuhoa solusta soluun liikkuessaan. Tämän vuoksi proteiinikertymät ovat nousseet keskeisiksi lääkekehityskohteiksi hermostoa rappeuttavissa sairauksissa. Tässä väitöskirjatyössä tutkittiin, miten prolyylioligopeptidaasi (PREP)-entsyymi vaikuttaa erityisesti Parkinsonin taudissa keskeisen alfa-synukleiini-proteiinin (a-synukleiini) kertymiseen ja myrkyllisyyteen. PREP:iä on tutkittu jo 1980-luvulta lähtien hermostoa rappeuttavien sairauksien parissa, mutta vasta 10 vuotta sitten havaittiin, että se voi lisätä a-synukleiinin kertymistä. Tämän jälkeen Helsingin yliopistossa toimiva dosentti Timo Myöhäsen ryhmä on havainnut, että PREP-estäjät voivat vähentää a-synukleiinin kertymistä Parkinsonin taudin solu- ja eläinmalleissa, ja tämän pohjalta väitöskirjaprojektissa keskityttiin seuraaviin kysymyksiin; 1) Miten merkittävä PREP on a-synukleiinin kertymiselle, 2) voidaanko PREP-estäjillä hoitaa a-synukleeinin aiheuttamaa liikehäiriötä eläinallissa ja 3) mihin tämä vaikutus perustuu? Tutkimuksessa havaittiin, että PREP ei ole välttämätön tekijä a-synukleiinin kertymiselle, mutta se lisää erityisesti kaikista myrkyllisimpien a-synukleiini-muotojen määrää, ja vaikuttaa tätä kautta huomattavasti a-synukleiinin myrkyllisyyteen. Jatkotutkimuksessa haluttiin selvittää, voidaanko PREP-estäjää käyttämällä vaikuttaa Parkinsonin taudin eläinmallin liikehäiriöön. Tätä varten pystytettiin a-synukleiinin ylimäärään perustuva hiirimalli, jota alettiin hoitaa PREP-estäjällä liikehäiriöoireiden ilmaannuttua. PREP-estäjä vaikutti jo 2 viikon kuluttua hoidon aloittamisesta niin, että Parkinson-hiirelle syntynyt liikehäiriö palautui normaalin hiiren tasolle, ja kudosanalyysissa havaittiin a-synukleiinikappaleiden selvästi vähentyneen hoidon myötä. Vaikutuksen takana oli PREP-estäjän kyky estää a-synukleiinin kertymistapahtumaa sekä lisätä jo syntyneiden kertymien hajotusta solujen ”kierrätyskeskuksen”, autofagian, kautta. Projektin viimeisessä osassa haluttiin selvittää miten PREP vaikuttaa solujen kierrätyskeskuksen toimintaan, ja tässä selvisi että PREP säätelee erittäin tärkeää solun toiminnan säätelijää, proteiinifosfataasi 2A:ta. Tutkimuksessa selvisi myös, että PREP-estäjillä tämä fosfataasi voidaan aktivoida, mikä lisää huomattavasti PREP-estäjien mahdollisuuksia, sillä proteiinifosfataasi 2A:n toiminnan häiriöt on yhdistetty mm. Parkinsonin ja Alzheimerin tauteihin sekä useisiin syöpiin. Väitöstutkimus osoitti selvästi, että PREP ja PREP-estäjät ovat lupaavia lääkekehityskohteita Parkinsonin tautiin, mutta lisäksi projektissa paljastui, että PREP:illä on potentiaalia myös usean muun sairauden lääkekehityskohteena.
  • Tähkä, Sari (Helsingin yliopisto, 2019)
    Mikrofluidiset laitteet ovat yhä merkittävämmässä osassa nykypäivän bioanalytiikan tutkimusta. Laitteiden pieni koko mahdollistaa yhä nopeammat mittausanalyysit kuin myös kemiallisten jätteiden ja reagenssien määrän merkittävän vähenemisen. Mikroteknologian avulla voidaan lisäksi liittää kaikki kemiallisen analyysin vaiheet samalle laitteelle. Nykypäivän mikrolaitteilla on kuitenkin ongelmana mittaussysteemien toistettavuus sekä materiaalien epästabiilit ominaisuudet ja kallis tuotanto. Yhtenä ratkaisuna tähän on uusien materiaalien tutkimus. Eräs uusi varteen otettava materiaali on tioleenipolymeerit. Tässä väitöskirjatyössä tutkittiin näiden polymeerien soveltuvuutta analyyttisiksi mittalaitteiksi, ja tioleenipohjaiset mikrolaiteet valmistettiin edullisella replikointi menetelmällä. Lisäksi tämän väitöskirjatyön tavoitteena oli tutkia tioleenien materiaali- ja pintaominaisuuksia ja valmistusta ilman yleisesti käytettyä initiaattoria tai muita apuaineita. Tässä väitöskirjatyössä havaittiin, että ilman initiaattoria valmistettujen tioleenien materiaaliominaisuudet ovat samankaltaisia kuin initiaattorin kanssa. Pintaominaisuudet olivat taas selkeästi riippuvaiset valmistus olosuhteista, mikä mahdollisti pintakemian kontrolloinnin ja erityisesti kahden saman kemian omaavan pinnan liittämisen yhteen. Näitä havaittuja tioleenien ominaisuuksia hyödynnettiin näytteen esikäsittely, mikrosiruelektroforeesi (MCE) sekä massaspektrometria (MS) sovelluksissa. Näytteen esikäsittelyssä proteolyyttinen peptidien pilkkominen saavutettiin mikroreaktorisirulla immobilisoitujen entsyymien avulla. Mikrosiruelektroforeesissa pintaominaisuuksien kontrolloinnilla saavutettiin stabiili elektroosmoottinen virtaus. Tioleenien hyvä liuotin yhteensopivuus mahdollisti lisäksi selektiiviset bioanalyysit orgaanisissa olosuhteissa. Optimoiduilla materiaaliominaisuuksilla mikrosiruihin pystyttiin valmistamaan toistettavasti sähkösumutuskärki MS detektointia varten. Vaativimpiin biologisiin mittauksiin kehitettiin lisäksi inertti polymeeri pinnoitus. Tämä väitöskirjatutkimus laajentaa tietämystä tioleenipolymeerien yhteensopivuudesta bioanalyyseihin, mutta myös muihin analytiikan ja mikrofluidistiikan käyttötarkoituksiin. Tässä työssä kehitetyt mikrosirut mahdollistavat lisäksi niiden edullisen valmistuksen sekä räätälöinnin erilaisiin sovelluksiin.
  • Kolsi, Laura (Helsingin yliopisto, 2019)
    Luonnonaineita ja niiden johdannaisia hyödynnetään lääkekehityksessä erityisesti syövän vastaisina aineina ja iso osa myyntiluvan saaneista syöpälääkkeistä onkin luonnonainepohjaisia. Haimasyöpä on yksi tappavimmista syövistä. Sillä on erittäin alhainen viiden vuoden ennuste ja sen esiintyvyys kasvaa koko ajan. Haimasyövässä esiintyy muihin syöpiin verrattuna valtava määrä erilaisia geneettisiä mutaatiota, minkä vuoksi siihen on erityisen vaikeaa kehittää kohdennettuja lääkeaineita. Tästä syystä myös uudet hoitostrategiat ja syövän ennaltaehkäisy ovat tarpeen. Syöpäkasvaimien kasvuun ja etäpesäkkeiden muodostumiseen vaikuttavat muun muassa kasvaimen ympäristön olosuhteet ja siellä usein vallitseva tulehdustila. Krooninen tulehdus saattaa edistää syövän syntyä, minkä vuoksi tulehdusta ehkäiseviä lääkeaineita tutkitaan paljon syövän hoidossa ja ennaltaehkäisyssä. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli syntetisoida uusia abietaanityyppisiä diterpeenejä sekä tutkia niiden aktiivisuutta haimasyöpää ja tulehdusta vastaan. Lisäksi tässä työssä kehitettiin uusia, katalyyttisiä ja aiempia ympäristöystävällisempiä synteesimenetelmiä diterpeenien valmistukseen. Lähtöaineena käytettiin havupuissa esiintyvää hartsihappoa, dehydroabietiinihappoa, jolle on löydetty useita biologisia aktiivisuuksia. Lisäksi se on kaupallisesti saatava, edullinen lähtöaine. Abietiinihapon eristäminen luonnosta on yksinkertaista, mikä tekee siitä lupaavan lähtöaineen rakenteeltaan monimutkaisempien luonnonaineiden ja uusien semisynteettisten diterpeenien valmistukseen. Tutkimustuloksemme osoittivat, että diterpeenien hapetukseen tavallisesti käytetyt, ympäristölle vaaralliset kromireagenssit pystytään korvaamaan menetelmällä, jossa käytetään natriumkloriittia yhdessä vesiliuoksessa olevan tert-butyylihydroperoksidin kanssa. Lisäksi saatiin selville vismutti(III)triflaatin olevan tehokkain katalyytti alkoholien dehydraatioon, mikä mahdollistaa luonnossa esiintyvien biologisesti aktiivisten diterpeenien tehokkaan syntetisoimisen. Solulinjakokeemme osoittivat dehydroabietiinihappoon perustuvien oksiimien olevan aktiivisimpia yhdisteitä estämään haimasyöpäsolujen kasvua ja typpioksidin muodostumista, joka on yksi tulehdusta lisäävä tekijä kasvaimen ympäristössä. Lisäksi nämä yhdisteet indusoivat syöpäsolujen erilaistumista ja hillitsivät syöpäsolujen jakaantumista solusyklin G1 vaiheessa.
  • Välimäki, Mika (Helsingin yliopisto, 2018)
    Geenien ilmentymisen säätelijöihin kohdennettujen yhdisteiden suunnittelu ja kehitys Sydäninfarkti on henkeä uhkaava verenkierron häiriö, joka syntyy veren virtauksen äkillisen vähentymisen seurauksena sydänlihaksessa aiheuttaen kudosvaurion. Vaurioituneen sydänlihaskudoksen kyky uusiutua tai korvata kuolleet sydänlihassolut uusilla on puutteellinen, ja tämän seurauksena sydämen pumppauskyky heikkenee. Transkriptiotekijöiden GATA4, NKX2-5, TBX5 ja MEF2C muodostamat ja koordinoimat proteiinikompleksit säätelevät sydänsolujen geenien ilmenemistä solujen elinkaaren aikana. Väitöskirjatyön tavoitteena oli (i) karakterisoida geeninsäätelytekijöiden GATA4-NKX2-5 molekyylirakenteet ja niiden keskinäinen vuorovaikutus, (ii) seuloa kemiallisia yhdisteitä, jotka muokkaavat GATA4-NKX2-5 proteiinikompleksin aikaansaamaa geeniaktivaatiota, (iii) tutkia johtoyhdisteen vaikutuksia in vivo sydäninfarktia ja painekuormitusta kuvaavissa eläinmalleissa, ja (iv) tutkia johtoyhdisteen molekyylirakenteen yhteyttä yhdisteen aineenvaihduntaan ja soluja tuhoavaan vaikutukseen. Väitöskirjatyö osoittaa molekyylimallinnuksen ja kokeellisen työn perusteella, että geeninsäätelytekijöiden GATA4 ja NKX2-5 muodostama proteiinikompleksi jäljittelee tumareseptoriperheeseen kuuluvien proteiinien laskostumista. Laskennallisten- ja kokeellisten mallien avulla seulottiin ja optimoitiin sitoutumisvoimakkuudeltaan lupaavin GATA4-NKX2-5 proteiinikompleksin toimintaan vaikuttava johtoyhdiste: N-[4-(dietyyliamino)fenyyli]-5-metyyli-3-fenyyli-isoksatsoli-4-karboksamidi. Johtoyhdisteellä havaittiin solu- ja eläinmalleissa solujen kasvua estäviä vaikutuksia in vitro ja sydäntä suojaavia vaikutuksia in vivo. Väitöskirjatyö osoitti lisäksi aktiivisten molekyylien rakenneominaisuuksia, jotka keskeisesti vaikuttavat yhdisteiden aineenvaihduntaan ja soluja tuhoavaan vaikutukseen. Nykyinen lääkehoito hidastaa, mutta ei pysäytä sydänlihasvaurioon liittyvän kroonisen sydämen vajaatoiminnan etenemistä. Lääkevaikutuksen kohdentaminen sydämen keskeisten transkriptiotekijöiden yhteisvaikutukseen avaa uuden mahdollisen tutkimuslinjan sydänlihasvaurion estossa ja korjauksessa.
  • Hintikka, Laura (Helsingin yliopisto, 2018)
    Anaboliset steroidit ovat synteettisiä testosteronin johdannaisia, joiden käytön uskotaan tehostavan lihasmassan kasvua sekä urheilusuorituksesta palautumista. Anaboliset steroidit ovat yksi eniten väärinkäytetty dopingaineryhmä kilpaurheilussa. Anabolisten steroidien laboratorioanalytiikka on haastavaa, sillä mittaukset tehdään biologisesta matriisista, tutkittavia aineita on paljon ja mitattavat ainemäärät ovat pieniä. Tässä tutkimuksessa selvitettiin uudenlaisten massaspektrometristen mittausmenetelmien soveltuvuutta anabolisten steroidien dopinganalytiikkaan tarkoituksena parantaa nykyisten analyysien herkkyyttä ja tehokkuutta. Elimistön aineenvaihduntareaktiot muokkaavat steroideja, jotka erittyvät virtsaan pääasiassa glukuronihappoon konjugoituneena. Nämä konjugaatit esiintyvät virtsassa pieninä pitoisuuksina ja rajoitetun ajan. Anabolisten steroidien väärinkäytön toteaminen vaatiikin herkkiä ja spesifisiä analyysimenetelmiä. Perinteiset menetelmät steroidien dopingkäytön toteamiseksi perustuvat pääosin metaboliittien entsymaattiseen hajottamiseen ja epäsuoraan määrittämiseen. Nestekromatografis-massaspektrometrisilla (LC-MS) -menetelmillä on mahdollista analysoida myös suoraan steroidiglukuronideja. Suora määrittäminen nopeuttaa analyysejä näytteen esikäsittelyvaiheiden vähentymisen myötä. Uusien menetelmien kehittämiseen tarvitaan kuitenkin vertailuaineita ja metaboliittien kaupallinen saatavuus voi olla rajoitettua. Tämän työn ensimmäisessä vaiheessa tuotettiin entsyymiavusteisella synteesimenetelmällä anabolisten steroidien glukuronidikonjugaatteja ja kehitettiin LC–MS-menetelmä näiden yhdisteiden määrittämiseksi ihmisen virtsasta. Kehitetty menetelmä validoitiin ja testattiin useassa laboratoriossa. Menetelmä osoittautui erittäin toimivaksi ja laboratorioiden välisen testin perusteella sen siirtäminen toisiin laboratorioihin onnistuu hyvin. Työn toisessa vaiheessa testattiin kuumasumutus-mikrosirua, jonka avulla voitiin helposti yhdistää kaasukromatografi ilmanpaineionisaatio-massaspektrometriin. Ionisaatiomenetelmänä käytettiin hellävaraista ja herkkään fotoionisaatiota normaalissa ilmanpaineessa. Laiteyhdistelmällä kehitettiin kaksi uutta herkkää analyysimenetelmää anabolisten steroidien määrittämiseksi virtsanäytteistä. Menetelmien toimivuutta testattiin autenttisilla virstanäytteillä ja saatuja tuloksia verrattiin myös perinteisten analyysimenetelmien tuloksiin. Kehitetyt analyysimenetelmät osoittautuivat erittäin käyttökelpoisiksi dopinganalytiikassa ja niiden avulla pystytään tehostamaan anabolisten steroidien toteamista virtsanäytteistä.
  • Karhu, Lasse (Helsingin yliopisto, 2018)
    Oreksiinijärjestelmä on tärkeä uni–valverytmin säätelijä ja näin ollen kiinnostava lääkekehityskohde muun muassa nukahtamis- ja narkolepsialääkkeille. Järjestelmään kuuluu kaksi G-proteiinikytkentäistä reseptoria (GPCR), OX₁ ja OX₂, sekä kaksi neuropeptidiä, oreksiini-A ja -B. Väitöskirjassa esitetyn tutkimuksen alussa tunnettiin useita reseptoriantagonisteja (salpaajia), mutta lääkkeenkaltaisia agonisteja (aktivaattoreita) ei tunnettu. Endogeenisten agonistien, eli oreksiinipeptidien, sitoutumistapaa reseptoreihin ei tunnettu, mikä haittasi etenkin agonistien etsintää. Väitöstutkimuksen päätavoite oli selvittää oreksiinipeptidien sitoutumistapa oreksiinireseptoreihin ja reseptorin aktivoitumiselle oleelliset vuorovaikutukset. Tähän käytettiin sekä tietokoneavusteisia että perinteisiä kokeellisia menetelmiä. Tuotimme OX₁ reseptorista malleja ensin läheisiin reseptorirakenteisiin pohjautuen, ja kun oreksiinireseptorien rakenteita julkaistiin, hyödynsimme niitä. Peptidien sitoutumista selvitettiin telakoimalla. Tämän pohjalta esitimme kaksi vaihtoehtoista sitoutumistapaa, joille ajoimme kattavia molekyylidynaamisia simulaatioita. Lisäksi simuloimme pienmolekyylien sitoutumista. Simulaatioiden pohjalta esitimme oreksiinipeptidien C-terminaalille yhden tarkasti muotoillun sitoutumistavan reseptorin sitoutumistaskuun. Simulaatiot osoittivat myös, että antagonist suvoreksantin sitoutuminen on hyvin vakaata, mikä puolestaan ei pitänyt paikkaansa hiljattain julkaistun pienmolekyyliagonistin Nag26 kohdalla. Simulaatioiden vertailun pohjalta ehdotimme reseptorin sammuttamisen ja aktivoimisen kannalta oleellisia vuorovaikutuksia. Lisäksi tuotimme konformaatiostabiloituja oreksiinipeptideitä tutkiaksemme peptidien bioaktiivista konformaatiota. Oreksiini-A:n suoran α-heliksirakenteen vakauttaminen, ainakin käyttämillämme menetelmillä, alentaa peptidien voimakkuutta, muttei välttämättä tehokkuutta. Oletamme, että tuottamamme muutokset ovat suoraan yhteensopimattomia oleellisten vuorovaikutusten kanssa tai vaihtoehtoisesti vakautettu konformaatio on epäsopiva. Kirjallisuuskatsaus käsittelee G-proteiinikytkentäisten reseptorien ja oreksiinijärjestelmän ominaisuuksia ja toimintaa sekä esittelee tutkimuksessa käytetyt tietokoneavusteiset menetelmät.
  • Sirenius, Ilari (Helsingin yliopisto, 2018)
    Wishes and illusions related to drugs and drug-like products – a psychodynamic perspective. This study examines the wishes and illusions related to drugs and drug-like products from a psychodynamic perspective. The study’s literature review examines the development of drug information and drug consultation as well as attitudes and levels of commitment to treatment; while also looking at psychodynamic thinking related to drug use including mindscapes and their development and regularities. In the context of drug use attitudes towards drug use in society are examined, also focusing on the conflict of interest between drugs and therapies. The empirical section of this thesis is based on data from a nationwide questionnaire survey conducted in 1984 among 4,100 respondents of at least 15 years of age. Sampling was arranged using a central population register maintained by Finland’s Population Register Centre. The survey’s response rate was 60 %. The study used a Likert response scale. Age and gender and levels of education were used as background variables. No great differences between the genders were noticeable. The oldest age group (60 – 95 years) were the largest users of medications. Their health status was the worst. Respondents with only basic education tended to be in a poorer state of health than those had completed upper secondary school or obtained university degree. Medications were most important to the oldest age group and to those with only basic education. Some users hoped that drugs could have “magical” effects such as maintaining their ability to work, making them live longer, or generally making them feel good. Respondents’ perceptions of the efficacy of medicines were most markedly shaped by the views of medical doctors and pharmacists. Details relating to how medicines actually take effect were often unclear to respondents, and this tended to intensify the various illusions they held in relation to the impacts of medicines. Knowledge of the harmful effects of drugs most significantly influenced the drug-using behavior of the younger and more educated respondents. Among older respondents drugs were more perceived as replacing deteriorated bodily functions, so they were more often considered as indispensable and users paid less attention to their harmful side-effects. Psychological factors related to drug use may ultimately lead to drugs being left unused. This deliberate or unintented non-use of drugs is a topic that merits further investigation. Due to the immense progress made in the field of medicine, people increasingly hope that all the problems in lives could be solved by using drugs. Non-pharmacological treatments accepted within mainstream medicine are less known in pharmacies.
  • Galli, Emilia (Helsingin yliopisto, 2018)
    Keskiaivojen astrosyyttiperäistä hermokasvutekijää (MANF) ja aivoperäistä dopamiinihermokasvutekijää (CDNF) ilmennetään laajalti kehossa ja niillä on osoitettu olevan hermo- ja muita soluja suojaava vaikutus. MANF:n ja CDNF:n hoitovaikutuksia on tutkittu eläimillä muun muassa hermorappeumatautien, iskemian ja diabeteksen tautimalleissa. Tällä hetkellä ei kuitenkaan tiedetä, liittyvätkö niiden ilmentymisen muutokset kyseisten tautien kehitykseen. Tämä väitöskirja kuvaa entsyymivälitteisten immunokemiallisten testien (ELISA) kehittämisen ja validoinnin MANF:n ja CDNF:n tasojen herkkään ja valikoivaan määrittämiseen biologisissa näytteissä, kuten seerumissa, kudoksissa ja soluviljelynäytteissä. Koska MANF:n poisto hiirillä johtaa tyypin 1 diabeteksen-kaltaiseen tilaan, tutkimme MANF:n seerumipitoisuuksia kyseisessä taudissa ihmisillä. Tavoitteenamme oli saada tietoa siitä, muuttuuko MANF:n ilmentyminen ja/tai erittyminen tyypin 1 diabeteksen oireiden puhkeamisen aikaan tai ennen sitä. Tulokset voisivat näin antaa viitteitä siitä, onko MANF yhteydessä taudin kehitykseen ihmisillä. Useat tutkimukset ovat osoittaneet MANF:n ja CDNF:n hermosoluja suojaavat ja korjaavat vaikutukset. Koska MANF ja CDNF eivät pysty läpäisemään veriaivoestettä, ne tulee annostella suoraan keskushermostoon. Tässä väitöskirjassa tutkitaan ihmisperäisen CDNF:n vaikutuksia Parkinsonin ja Alzheimerin tautimalleissa kallonsisäisessä geeniterapiassa jyrsijöillä. Siirtogeenin ilmentyminen riippuu monista muuttujista. Siksi ilmentyneen proteiinin tasojen määritys on tärkeää sen aikaansaamien muutosten tulkinnassa. Lajityypillisen CDNF:n täsmällinen mittaaminen kehitetyllä ELISA:lla mahdollisti ihmisperäisen CDNF:n valikoivan mittaamisen jyrsijöiden aivoissa. Proteiinien pitkäaikainen aivojensisäinen anto voidaan toteuttaa myös kapseloitujen, lääkinnällistä proteiinia erittävien solujen avulla. Kehitettyjä ELISA-menetelmiä käytettiin soluista erittyneen CDNF:n määrän mittaamiseen. Vaikka CDNF:ää vahvasti ilmentävien solukloonien tuotto onnistui hyvin, CDNF:n erittyminen soluista väheni huomattavasti kun ne olivat jakautumattomina joko kasvumaljoilla tai polymeerikapseleissa. Tämä väitöskirja kuvaa tehdyt muutokset CDNF:n koodaavan geenisekvenssin, jotka paransivat CDNF solusta erittymistä. Tässä työssä kehitettyjä herkkiä, spesifisiä ja perusteellisesti validoituja ELISA-määritysmenetelmiä voidaan käyttää tulevissa tutkimuksissa, kun halutaan selvittää MANF:n ja CDNF:n säätelyä ja toimintaa normaalissa terveydentilassa sekä erilaisissa sairauksissa. Lisäksi määritysmenetelmiä voidaan käyttää kyseisten proteiinien analysointiin mahdollisina biologisina merkkiaineina.
  • Turku, Ainoleena (2018)
    The main objective of this dissertation was to gain an understanding of orexin receptor activation at the molecular level and apply it in discovery of novel orexin receptor ligands. As non-peptide orexin receptor activators were almost completely unknown at the start of this study, attention was focused on them. To accomplish these goals, I utilized a combination of molecular modelling and pharmacological in vitro studies. First, I studied the known orexin receptor ligands by structure- and ligand-based computational methods, and assembled the hypothesized activation features for a pharmacophore model. The model was utilized in a virtual screening, and a hit list of 395 compounds continued to a pharmacological screening phase, wherein I assessed their activities in a functional Ca2+-based screening assay developed particularly for that purpose. I validated the screening hits in the competition binding and Ca2+ elevation assays; six compounds showed weak agonist activity and Ki’s in the 1−30 µM range (Publication I). Antagonists with sub-micromolar binding affinities were also identified. Retrospective docking simulations of these agonistic hits and known non-peptide orexin receptor agonists (Nag26 and Yan7874, the latter of which was pharmacologically characterized in Publication II) were used to devise a working hypothesis of the binding pocket regions important for orexin receptor activation. Interactions in the antagonist binding region and two additional sub-pockets—one between TM5 and TM6, and the other approximately one helical turn above the antagonist binding site close to TM7—would be needed for orexin receptor activation (Publication I). Relying on this, I constructed a targeted azulene-based combinatory compound library accessible to in-house chemistry. The azulene library was virtually screened at the crystal structure of OX2 receptor, and compounds selected from the hit list were synthesized and screened in vitro. I validated the hits as above, and novel antagonists, weak agonists and compounds potentiating the actions of orexin-A were identified (Publications III and IV). The literature review focuses on the concept of GPCR activation and the orexin system: its structure, functions, and pharmaceutical applications thereof.
  • Leino, Teppo (Helsingin yliopisto, 2018)
    Oreksiinijärjestelmä osallistuu moniin elimistön toimintoihin, kuten uni-valverytmin säätelyyn, riippuvuuden kehittymiseen ja kivunlievitykseen. Se koostuu oreksiinipeptideistä sekä niiden viestejä välittävistä oreksiinireseptoreista. Oreksiinijärjestelmän toiminnan estäminen on ollut lääketeollisuuden erityisen mielenkiinnon kohteena, sillä se on osoittautunut uudenlaisten unilääkkeiden vaikutusmekanismiksi. Ensimmäinen oreksiinipeptidien reseptoriin sitoutumista estävä lääkeaine, suvoreksantti, hyväksyttiin unettomuuden hoitoon Yhdysvalloissa vuonna 2014. Myös päinvastaisella vaikutuksella, oreksiinijärjestelmän aktivoinnilla, voisi olla merkitystä poikkeavana nukahteluna ilmenevän narkolepsian hoidossa. Narkolepsiassa elimistön kyky tuottaa oreksiinijärjestelmää aktivoivia peptidejä on usein heikentynyt, joten peptidien annostelua elimistön ulkopuolelta voisi soveltaa narkolepsian hoidossa. Peptidien lääkkeellistä annostelua rajoittaa kuitenkin niiden nopea hajoaminen elimistössä ja heikko pääsy vaikutuskohteeseensa. Ratkaisuna voisi olla oreksiinijärjestelmää aktivoivien pienmolekyylien kehittäminen, joka toistaiseksi on saanut vain vähän huomiota. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli kehittää uusia oreksiinijärjestelmään vaikuttavia pienmolekyylejä, erityisesti oreksiinireseptoreja aktivoivia yhdisteitä. Syntetisoitujen yhdisteiden runkorakenteeksi valittiin rengasrakenteinen atsuleeni, jonka sukulaisrakenteita on hyödynnetty paljon lääkeainemolekyyleissä. Vastaavasti atsuleenin käyttöä lääkeaineissa on tutkittu vain vähän. Keskeinen osa tutkimusta oli yleisten synteesimenetelmien kehittäminen erilaisille atsuleenijohdannaisille. Kehitettyjä menetelmiä hyödynnettiin suunniteltujen yhdisteiden syntetisoimisessa biologisen aktiivisuuden määrittämistä varten. Yhdisteiden suunnittelussa keskeisenä osana käytettiin tietokoneavusteisia menetelmiä, jotta syntetisoitavien yhdisteiden määrää pystyttiin rajaamaan pienemmäksi. Tutkimuksessa löydettiin sekä uusia oreksiinijärjestelmää aktivoivia että estäviä atsuleenirakenteisia yhdisteitä, joiden biologinen aktiivisuus osoitettiin solumalleissa. Jatkotutkimuksia tarvitaan kuitenkin tehokkaampien yhdisteiden kehittämiseksi ennen kuin niiden tehoa ja turvallisuutta voidaan arvioida elävässä elimistössä. Tutkimuksen atsuleeniyhdisteet tarjoavat mielenkiintoisen ja täysin uudenlaisen lähtökohdan oreksiinijärjestelmään vaikuttavien lääkkeiden kehitykseen.
  • Paukkonen, Heli (Helsingin yliopisto, 2018)
    Apuaineiden tärkein tehtävä on varmistaa farmaseuttisen formulaation turvallisuus ja tehokkuus säilytyksestä annosteluun asti. Formulaation suunnittelu ja kehittäminen sekä materiaalien testaus ovat keskeisiä tekijöitä onnistuneessa lääkkeen annostelussa. Uudet farmaseuttiset yhdisteet ovat kuitenkin tyypillisesti hyvin niukkaliukoisia ja/tai niiden biologinen hyötyosuus on huono, mikä hankaloittaa formulointia. Tästä syystä uusia apuaineita ja materiaaliyhdisteitä on tutkittava, jotta löydettäisiin innovatiivisia ratkaisuja formulointiongelmiin. Lisäksi formulaatioilla voidaan säädellä vapautumisnopeutta ja terapeuttisia vaikutuksia, joka entisestään lisää tehokkaiden formulaatioiden kysyntää. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli arvioida kasviperäisten materiaalien, nanofibrilloidun selluloosan (NFC) ja anionisen karboksyloidun nanofibrilloidun selluloosan (ANFC) suorituskykyä farmaseuttisina apuaineina säätövalmisteissa ja bioadhesiivisissa kalvoissa. Nämä materiaalit ovat bioyhteensopivia, helposti saatavilla uusiutuvista luonnonlähteistä ja niiden mekaaninen lujuus sekä pinta-ala ovat suuret. Lisäksi NFC ja ANFC eivät ole toksisia, joten niitä voidaan hyödyntää lääkeaineiden kapseloinnissa. HFBII proteiinia käytettiin NFC:n ja ANFC:n kanssa emulsio-stabilisaattoreina niukkaliukoisten lääkeaineiden kapseloinnissa ja vapauttamisessa. Näiden biopolymeerien synergistinen vaikutus tehosti emulsioiden stabiilisuutta jo erittäin alhaisilla pitoisuuksilla. Toisessa tutkimuksessa, ANFC:n vaikutusta arvioitiin lääkeaineiden varastoitumista ja diffundoitumista hydrogeelimatriisissa. ANFC hydrogeeli sääteli pienten molekyylien vapautumiskinetiikkaa kohtuullisesti, kun taas suurten proteiinien vapautumista merkittävästi. Lisäksi kylmäkuivattujen hydrogeelien reologiset ominaisuudet voitiin säilyttää uudelleen hydratoimisen jälkeen. Kolmannessa tutkimuksessa verrattiin kolmea uutta eri mikrokiteistä selluloosalaatua (MCC) ja niiden kykyä säädellä lääkeaineiden vapautumista. MCC matriisien todettiin säätelevän tehokkaasti sekä pienien että suurien molekyylien vapautumista. Näiden tutkimusten perusteella sekä ANFC että uudet MCC:t ovat potentiaalisia materiaaleja säätövalmisteiden formuloinnissa. Lisäksi tässä työssä valmistettiin bioadhesiivisia NFC ja ANFC kalvoja, yhdistämällä niihin bioadhesiivisia polymeerejä (pektiini, musiini ja kitosaani). Bioadhesiivisten kalvojen mekaaniset ominaisuudet, bioyhteensopivuus, bioadhesiivisuus ja hydrataatio-ominaisuudet mahdollistavat niiden käytön bukkaalisina lääkevalmisteina. NFC ja ANFC toimivat erittäin monipuolisina apuaineina useille eri lääkemuodoille. Tulevaisuudessa näitä materiaalija voidaan käyttää systemaattisesti funktionaalisina apuaineina säätövalmisteissa.
  • Laurén, Patrick (Helsingin yliopisto, 2018)
    Hydrogeelien käyttö uusien biomateriaalien lähteenä on jatkuvasti nousussa, koska niiden fysikaaliset ja mekaaniset ominaisuudet muistuttavat luontaisesti pehmytkudosta, ja ne ovat biologisesti yhteensopivia aiheuttamatta solutoksisuutta. Kuitenkin, monet hydrogeeleihin perustuvat biomimeettiset materiaalit ovat peräisin rajallisista lähteistä tai vaativat ulkoisia aktivaattoreita funktionaalisuuden takaamiseksi. Funktionaalisuus saavutetaan usein ympäristössä olevien tekijöiden avulla, kuten lämmön tai pH:n vaikutuksesta, tai kemiallisilla yhdisteillä. Monet hydrogeelejä aktivoivat kemialliset yhdisteet ovat kuitenkin solutoksisia, ja lisäksi, ympäristön kautta tapahtuva aktivointi on usein prosessina liian hidas. Tästä syystä, funktionaalisten biomateriaalien suunnittelussa näitä ominaisuuksia pyritään välttämään. Tai näitä ominaisuuksia pyritään korjaamaan yhdistämällä kahta tai useampaa polymeerikomponenttia samaan systeemiin. Kasviperäisellä nanofibrillaarisella selluloosalla (NFC) on samoja ominaispiirteitä kuin monilla muillakin hydrogeeleillä, jotka ovat peräisin ekstrasellulaarisesta matriisista. Tästä johtuen, NFC:llä on myös biomimeettisiä ominaisuuksia, kuten esimerkiksi biologinen yhteensopivuus ja myrkyttömyys. Näiden lisäksi, NFC:n muita ominaisuuksia voidaan hyödyntää, kuten leikkausohenevuutta, spontaania gelatinoitumista ja kemiallista muokattavuutta. Lisäksi NFC:n lähde raaka-aineena on käytännössä loputon ja se on ympäristössä biologisesti hajoava. Näistä syistä NFC on erittäin monipuolinen uusien biomateriaalien suunnittelussa. NFC:n avulla on mahdollista valmistaa potentiaalisia biolääketieteellisiä sovelluksia erilaisiin tarkoituksiin ympäristöystävällisellä tavalla. Tässä työssä tutkittiin NFC-pohjaisten hydrogeelien mahdollisia farmaseuttisia ja biolääketieteellisiä sovelluksia. Näitä sovelluksia ovat mm. 3D-soluviljely, in vivo implantaatio- ja päällystysmateriaali lääkeaineiden ja solujen kuljettamiseen elimistöön sekä kontrolloitu- ja paikallinen lääkeannostelu bioadhesiivisena lääkevalmisteena. Nämä menetelmät kartuttavat uutta tietoa liittyen NFC-pohjaisten hydrogeelien monipuolisuuteen. Lisäksi, näiden menetelmien avulla on mahdollista kehittää biomateriaalien suunnittelua kohti turvallisempaa ja tehokkaampaa biolääketieteellisten sovellusten käyttöä.
  • Capasso, Cristian (Helsingin yliopisto, 2018)
    With 1 685 210 new cases in 2016 in United States (American Cancer Society), cancer poses a serious challenge for the patients, the healthcare system and families of patients considering that 595 690 people will die from the disease. In the last decades, a new class of therapies raised particular interest thanks to the ability to promote long-lasting complete responses. Immune therapy exploits the patient´s own immune system to find and kill tumor cells. Once immunological memory is established, this can potentially grant long term protection. Nevertheless, the results of immunotherapies are often inconsistent as we observe a number of complete remissions together with patient that completely fail to respond to the therapy. Uncovering the mechanisms of such difference is the primary aim of researchers that try to optimize the strategies to ultimately increase the number of responders. In this thesis three main strategies will be reviewed, studied and finally combined: i) oncolytic adenoviruses; ii) cancer vaccines and iii) immune checkpoint inhibitors. In Study I, we developed an innovative cancer vaccine platform based on oncolytic adenoviruses. We used the adenovirus as a carrier able to deliver peptides to antigen presenting cells. The Virus-peptide complex (i.e. PeptiCRAd) was build with electrostatic interactions, thus preserving the virus ability to infect and kill tumors cells. In addition, we showed that PeptiCRAd was able to reduce the growth of B16OVA and B16F10 tumors by inducing antigen specific responses through the activation of dendritic cells. Ultimately, we showed its potential in humanized mice engrafted with both human melanomas and human peripheral blood mononuclear cells (PBMCs). In Study II we addressed the problem of optimizing the peptides formulations to be used in cancer vaccines. We set up an in silico framework that uses multiple in silico tools such as MHC-I affinity and immunogenicity predictions. This allowed us to directly compare how mutating specific residues would not only change the orientation of the peptide within the MHC-binding pocket, but it would re-shape the whole portion of the MHC molecule that is recognized by the TCRs. This gave us suggestions on the differences in anti-tumor efficacy observed when testing several several improved tumore-specific peptides against both B16OVA and B16F10 tumors. In Study III we used oncolytic vaccines to boost the response to PD-L1 blockade. The Combination proved to increase the survival of melanoma-bearing mice, promoting the presence of TILs with a non-exhausted state (PD-1+ TIM-3-). Hence checkpoint inhibition well synergized with the immune activating properties of the oncolytic vaccine. The findings described in this thesis highlight the necessity of combination therapies to increase the number of responders to immunotherapy. This is a critical aspect to enlarge the number of responding patients and to maximize the benefits of immunotherapies, considering that immunotherapeutic approaches are reaching the market with unprecedented speed.
  • Rimpelä, Anna-Kaisa (Helsingin yliopisto, 2018)
    Silmän takaosan sairaudet, kuten silmänpohjan ikärappeuma ja diabeettinen retinopatia, ovat yleisimpiä sokeuden aiheuttajia teollisuusmaissa. Lääkkeenanto ja lääkeaineen pääsy silmän takaosan kudoksiin on kuitenkin hankalaa, ja annostelu joudutaan toteuttamaan kuukausittain annettavilla lasiaisen sisäisillä injektioilla. Nämä injektiot voivat olla epämiellyttäviä ja pelottavia potilaille, voivat aiheuttaa vakavia haittavaikutuksia ja kuormittavat terveydenhuoltoa. Siksi tarvitaankin pitkävaikutteisia, kohdennettuja lääkehoitoja helpottamaan silmän takaosan sairauksien hoitoa. Silmän etu- ja takaosassa on paljon melaniiniksi kutsuttua pigmenttiä. Melaniini sitoo useita lääkeaineita, ja sitoutuessaan melaniiniin lääkeainetta kertyy silmän pigmentoituneisiin kudoksiin. Melaniinisitoutumista voitaisiinkin mahdollisesti hyödyntää pidentämään lääkeaineen vaikutusta silmässä ja kohdentamaan hoitoa silmän pigmentoituneisiin kudoksiin. Tämän väitöstutkimuksen tavoitteena oli tutkia melaniinisitoutumisen vaikutusta lääkeaineiden kulkeutumiseen silmässä. Lisäksi tutkimme lääkeaineiden sitoutumista silmän lasiaiseen, sillä lasiaissitoutumisen vaikutus lääkeaineen vaiheisiin silmässä tunnetaan huonosti. Melaniini sijaitsee solujen sisällä melanosomeissa; soluelimissä, joita peittää lipidikalvo. Lääkeaineen tulee läpäistä sekä solu- että melanosomikalvo ennen kuin se pääsee sitoutumaan melaniiniin. Solutason tekijöiden, kuten solukalvon läpäisevyyden, vaikutus sitoutumiseen elimistössä tunnetaan huonosti. Tutkimmekin lääkeaineiden melaniinisitoutumisen ja solutason tekijöiden yhteisvaikutusta lääkeaineiden kulkeutumiseen silmässä. Tulosten perusteella voimme todeta, että melaniinisitoutuminen voi pidentää lääkeaineen viipymistä silmässä huomattavasti. Solukalvon läpäisevyys ja lääkeaineen sitoutuminen muihin solun osiin kuin melaniiniin vaikuttavat myös huomattavasti solutason sitoutumiseen. Huomioitavaa on, että suurin osa pigmentoituneissa kudoksissa olevasta melaniiniin sitoutuvasta lääkeaineesta on sitoutuneena, ja lääkeaineen tulee olla riittävän tehokas, jotta vapaana oleva lääkeainepitoisuus riittää vaikutuksen aikaansaamiseen. Lääkeaineiden sitoutuminen silmän lasiaiseen ei ole verrattavissa melaniinisitoutumiseen, eikä sillä ole suurta vaikutusta lääkeaineiden kulkeutumiseen silmässä. Tämä väitöskirjatyö tuotti tärkeää tietoa lääkeaineiden melaniinisitoutumisen vaikutuksesta niiden kulkuun silmässä. Melaniinisitoutuminen määrittää lääkeaineiden kertymistä silmään ja viipymistä silmän pigmentoituneissa kudoksissa, jotka ovat lääkehoidon kohteita monille silmän takaosan sairauksille. Väitöskirjatyössä luotuja menetelmiä ja tietokonemalleja voidaan käyttää lääkekehityksessä helpottamaan melaniinisitoutumisen tutkimista. Melaniinisitoutumisen hyödyntäminen silmälääkkeiden vaikutuksen kohdentamisessa ja pidentämisessä näyttää lupaavalta, mutta lisätutkimuksia tarvitaan ennen kuin tämä lähestymistapa saadaan toteutettua käytännössä.
  • Lipiäinen, Tiina (Helsingin yliopisto, 2018)
    Kiinteän tilan ominaisuudet voivat vaikuttaa lääkkeen tehoon ja laatuun. Lääkkeen koostumus (formulaatio) ja tuotantoprosessit saattavat vaikuttaa materiaalien kiinteän tilan muotoon ja sen säilyvyyteen. Kiinteän tilan muutokset on tärkeä havaita, määrittää ja niitä tulee pyrkiä hallitsemaan. Luotettavat analyysimenetelmät ovat tässä avainasemassa. Väitöskirjassa selvitettiin keinoja säädellä ja määrittää kiinteää tilaa lääkejauheissa. Työssä tutkittiin uusia apuaineita sumukuivattujen lääkeproteiinien stabiloimiseen, sekä farmasian alalla uusia Raman-spektroskopiamenetelmiä kiinteän tilan määrittämiseen. Sumukuivatuissa valmisteissa käytettävien melibioosin ja isomaltin käyttökelpoisuutta arvioitiin. Näiden hiilihydraattien prosessiominaisuuksia ja säilyvyyttä amorfisessa muodossa verrattiin jo tunnettuihin apuaineisiin, sakkaroosiin ja trehaloosiin. Molemmista saatiin sumukuivaamalla amorfisia jauheita, mutta melibioosi havaittiin prosessin kannalta soveltuvammaksi ja melibioosia sisältävät jauheet olivat fysikaalisesti stabiilimpia kuin isomaltia sisältävät. Melibioosia verrattiin trehaloosiin sekä proteiinin stabilointikyvyn että prosessikäyttäytymisen osalta. Vertailua tehtiin sekä säilytyksen että sumukuivausprosessin aikana. Melibioosia sisältäviä formulaatioita sumukuivaamalla saatiin amorfisia jauheita, jotka olivat fysikaalisesti stabiileja, sisälsivät vähemmän vettä ja estivät proteiinin aktiivisuuden laskua ainakin yhtä hyvin kuin trehaloosia sisältävät verrokit. Matalataajuus-Raman-spektroskopian käyttöä kiinteän tilan tutkimisessa verrattiin perinteiseen keskitaajuus-Raman-spektroskopiaan. Matalataajuus-Raman-spektroskopia osoittautui tarkemmaksi määritettäessä kiinteän tilan eri muotojen osuuksia jauheseoksessa. Tämä johtui vahvemmista signaaleista ja suuremmasta herkkyydestä eri kiinteän tilan muodoille. Fluoresoivien jauheseosten tutkimisessa arvioitiin aikaerotteista Raman-spektoskopiaa. Fluoresenssi-ilmiö estää toisinaan perinteisen Raman-spektroskopian käytön. Mittausdatan analysoinnissa hyödynnettiin sekä perinteistä monimuuttuja-analyysiä että kerneleihin perustuvia menetelmiä. Aikaerotteinen Raman-spektroskopia oli hyödyksi fluoresoivien materiaalien tutkimisessa, erityisesti kun data analysoitiin kernelimenetelmin. Yhteenvetona voidaan todeta, että melibioosi on varteenotettava vaihtoehto sumukuivattujen proteiinivalmisteiden apuaineena. Työssä osoitettiin matalataajuus- ja aikaerotteisen Raman-spektroskopian hyvä soveltuvuus lääkejauheiden tutkimiseen sekä se, että näillä tekniikoilla voidaan saavuttaa luotettavampia tuloksia kuin perinteisin Raman-menetelmin. Tässä tutkimuksessa käytetyt menetelmät voivat tulevaisuudessa olla hyödyllisiä monissa kiinteän tilan seuraamista vaativissa tilanteissa.
  • Almeida, Patrick (Helsingin yliopisto, 2018)
    Viimeaikaiset läpimurrot nanoteknologiassa ovat tehneet tietä syöpälääkityksen uudelle aikakaudelle. Kaikkien nanoteknologiaan pohjautuvien syöpälääkitystä mullistavien lääke-ainekuljettimien joukossa huokoiseen piihin (PSi) perustuvat nanohiukkaset ovat erityisesti nousseet esille niiden hyödyllisten fysikokemiallisten ja biologisten ominaisuuksien johdosta. Tästä huolimatta PSi-nanohiukkasten vakiintumista tehokkaassa syövän hoidossa rajoittavat useat puutteet, joihin kuuluu epästabiilisuus biologisissa nesteissä, heikko tehokkuus kasvaimeen kohdennetussa lääkeainekuljetuksessa, epäsuotuisa farmakokinetiikka, rajoittunut kyky läpäistä solujen sisä- ja ulkopuolisia esteitä sekä kontrolloimaton lääkeaineiden vapautuminen. Tämän väitöstyön tavoite oli suunnitella ja kehittää uusia strategioita, joilla voidaan parantaa lääkeaineen kasvaimeen kohdentamista ja lääkeainekuljetuksen tehokkuutta, sekä ennen kaikkea mahdollistaa PSi-nanomateriaalien käyttö syöpälääketieteessä. Aluksi PSi-nanohiukkasten biofunktionalisoinnin hyaluronihappo-johdannaisella (HA) osoitettiin parantavan hiukkasten kolloidi- ja plasmastabiilisuutta ja erityisesti edistävän niiden endosytoosia (soluunottoa) rintasyöpäsoluihin. HA-modifioiduilla PSi-nanohiukkasilla oli suurempi affiniteetti ja endosytoosi-aktiivisuus CD44-reseptoria yliekspressoiviin soluihin, mikä osoitti PSi-nanohiukkasten jatkokehittämisen mahdollisuudet aktiivisesti kohdennettuun lääkeainekuljetukseen CD44:ää yliekspressoivissa kasvaimissa. Seuraavaksi valmistettiin kahdesta kerroksesta koostuvia kahtaisioni-PSi nanokomposiitteja konjugoimalla järjestyksessä polyetyleeni-imiini- ja poly(metyylivinyyli-eetteri-alt-maleiinihappo)-polymeerejä PSi-nanohiukkasten pinnalle. Täten saavutettiin tyydyttävä soluyhteensopivuus, hyvä kolloidi- ja plasmastabiilisuus, PSi-nanohiukkasten lisääntynyt epäspesifinen kiinnittyminen soluihin ja soluunotto sekä parantunut kulkeminen rintasyöpäsoluissa. Tämä strategia myös lisäsi metotreksaatin (MTX) kapselointiastetta PSi-nanohiukkasiin, MTX:n pitkävaikutteista vapautumista nanohiukkasista sekä MTX- PSi-nanohiukkasten solujen jakautumista estävää vaikutusta (in vitro). Lisäksi PSi-nanokuljettimia käytettiin pohjana monitoiminnallisille nanokomposiiteille, joita voidaan käyttää syöpähoidollisissa ja teranostisissa sovelluksissa. Ensimmäisessä nanokomposiitissa PSi-nanohiukkasiin pakattu sorafenibi ja kultananohiukkaset kapseloitiin itsejärjestyvään polymeeriseen nanokompleksiin. Toisessa nanokomposiitissa näihin nanokomplekseihin kapseloitiin PSi-nanohiukkasia, joiden huokoset oli suljettu DNA-ketjuilla, mikä mahdollistaa hydrofilisten ja hydrofobisten lääkeaineiden kuljettamisen ja vapauttamisen syöpäsolujen solulimassa. Näiden monitoiminnallisten PSi-pohjaisten nanokomposiittien käyttömahdollisuudet pohjautuvat kykyyn sisällyttää erilaisia nanosysteemejä, hydrofiilisia tai hydrofobisia lääkeaineita sekä fluoresoivia väriaineita yhteen nanorakenteeseen sekä kyvystä lisätä kapseloitujen nanopartikkelien ja terapeuttisten aineiden vuorovaikutusta solujen kanssa, lisätä soluunottoa ja parantaa kuljetusta solulimassa. Kehitetyt PSi-pohjaiset nanokomposiitit osoittivat suurta potentiaalia syöpään kohdennettuun lääkeainekuljetukseen ja edustavat siten uutta kehitysaskelta PSi:n käytössä seuraavan sukupolven syöpälääkkeissä.
  • Saarinen, Jukka (Helsingin yliopisto, 2018)
    Väitöskirjassa tutkittiin epälineaaristen mikroskooppitekniikoiden soveltuvuutta farmasian tutkimuksissa. Erityisesti tutkittiin, soveltuvuutta elävien solujen kuvauksessa, sekä nanopartikkeleiden soluun kulkeutumista. Lisäksi tutkittiin menetelmien soveltuvuutta lääkeaineen kiinteä tilan analysoinnissa. Epälineaariset mikroskooppitekniikat, kuten Cars- mikroskopia ja ns. Sfg- mikroskopia ovat tekniikoita, joilla voidaan kuvata kemikaalispesifisesti näytettä ilman lisättyjä merkkiaineita, toisin kuin esim. fluoresenssimikroskoopilla. Nykyisessä lääkkeenkehitysprosessissa suositaan innokkaasti nanopartikkeleita. Näiden avulla voidaan esim. saada aikaan kohdennettu lääkkeenkuljetus esim. syöpäsoluihin. Mikroskooppimenetelmillä voidaan tutkia kulkeutuvatko nanopartikkelit haluttuun paikkaan esim. solujen sisälle. Uudet lääkeainemolekyylit ovat usein niukkaliukoisia. Liukoisuutta ja imeytymistä elimistöstä voidaan parantaa käyttämällä lääkeaineen amorfisia muotoja. Tällöin lääkeainemolekyylit eivät ole järjestäytyneet selväksi kiderakenteeksi, toisin kuin kiteisillä aineilla. Amorfiset muodot pyrkivät kuitenkin kiteytymään esim. prosessoinnin tai säilyvyyden aikana. Tällä voi olla suuria vaikutuksia lääkkeen vaikutuksen kannalta. Epälineaarisilla mikroskooppimenetelmillä voidaan varmistaa lääkemolekyylin kiinteä tila. Solukuvauksessa Cars- mikroskopia osoittautui hyväksi menetelmäksi. Eläviä soluja kuvattiin kemikaalispesifisesti ilman ulkoisia merkkiaineita ja vaurioittamatta soluja. Caco-2 soluja käytetään mallintamaan ohutsuolen epiteelisolukkoa. Caco-2 soluissa havaittiin ns. lipidipisaroita (lipid droplet). Nämä pisarat kasvoivat kolmen viikon tarkastelujakson aikana paljon. Löydöt selittävät osaltaan lääkeaineiden imeytymiskokeiden tulosten vaihteluita. Lisäksi Cars- mikroskopialla pystytiin osoittamaan että, solut (RAW 264.7 makrofagi) olivat ottaneet sisään nanokiteitä. Tutkimustulos, että nanokiteitä voidaan kuvata solujen sisältä ilman väriaineita Cars- mikroskoopilla, on merkittävä, sillä nanopartikkeleiden käyttö lääkkeen kehityksessä on lisääntymässä. Lisäksi, Cars- mikrosopia yhdistettynä Sfg- mikroskopiaan osoittautui oivaksi menetelmäksi myös kuvattaessa indometasiini- lääkeaineen erilaisia kiinteän tilan muotoja tabletin pinnasta. Menetelmällä pystyttiin seuraamaan tabletin pinnan kiteytymistä hyvällä herkkyydellä. Yhteenvetona voidaan todeta, että väitöskirjassa osoitettiin, että epälineaariset mikroskooppimenetelmät soveltuvat hyvin farmaseuttisiin tutkimuksiin. Odotettavissa on, että laitteiden yleistyessä lääkkeen kehitys prosessissa voidaan hyödyntää näitä menetelmiä monipuolisesti.
  • Ferreira, Mónica (Helsingin yliopisto, 2017)
    Jo olemassa olevista ja kehitteillä olevista hoidoista huolimatta vaurioituneen sydämen toimintakyvyn palauttamiseen ei ole tehokasta hoitoa. Vaikka nykyiset vaihtoehdot parantavat sydäninfarktista (MI) ja sydämen vajaatoiminnasta kärsivien potilaiden hoitoa, ja vaikka sydämen kantasoluhoito on hiljattain saanut aikaan positiivisia tuloksia sydänlihaskantasoluhoidoissa, on silti suuri tarve kehittää lääketieteellisiä terapioita sydänperäisiin tauteihin. Biomateriaalien soveltaminen sydäninfarktin hoitoon on prekliinisessä vaiheessa. Nanohiukkasiin perustuvat hoitomuodot ovat lupaavia, sillä ne mahdollistavat ei-invasiivisen hoidon, mikä on tärkeä näkökulma ottaen huomioon kliinisen käytettävyyden ja potilaiden hoitomyöntyvyyden. Huokoinen pii (PSi) ja spermiini-asetyloitu dekstraani (AcDXSp) ovat lupaavia biomateriaaleja, jotka soveltuvat useille biolääketieteen osa-alueille. Lääkeaineen kuljetus on yksi näistä alueista, joka hyötyy AcDXSp:n seuraavista ominaisuuksista: bioyhteensopivuus, biohajoavuus, asiakaskohtaiset hiukkasten valmistustekniikat, mahdollisuus hiukkasten pinnan funktionalisointiin, yksinkertainen ja tehokas lääkkeen kuormaaminen sekä terapeuttisten aineiden säädeltävissä oleva vapautuminen. Tämän väitöstyön tarkoituksena oli kehittää monitoimisia PSi- ja AcDXSp sovelluksia sepelvaltimotautiin kohdennettua lääkkeenkuljetusta ja kuvantamista varten. Aluksi tutkittiin erikokoisten ja erilailla pintakäsiteltyjen PSi-pohjaisten lääkkeenkuljettimien bioyhteensopivuutta. Seuraavaksi kehitettiin kolme erilaista PSi-pohjaista nanolääkkeenkuljetinta, jotka funktionalisoitiin metallikompleksilla isotooppileimausta varten ja kolmella erilaisella peptidillä (A-tyypin natriureettinen peptidi (ANP) ja kaksi muuta sydämeen kuljettavaa peptidiä), tarkoituksena tutkia nanohiukkasten kohdennettavuutta sepelvaltimotautiin. Kehitetyillä nanolääkekuljettimilla ei havaittu sytotoksisuutta 50 µg/mL pienemmillä pitoisuuksilla. Solu-nanohiukkas-vuorovaikutustutkimukset sydänlihassoluilla (kardiomyosyytit) ja sidekudossoluilla (fibroblastit) osoittivat ANP-funktionalisoitujen nanohiukkasten vuorovaikuttavan molempien solutyyppien kanssa niiden pinnalla esiintyvien natriureettisten peptidireseptorien kautta. ANP-funktionalisoidut nanohiukkaset PEGyloitiin kolloidisen stabiilisuuden ja verenkiertoajan parantamiseksi. Kun nanohiukkaset isotooppileimattiin Indium-111:llä, ANP-PSi nanohiukkaset osoittautuivat kerääntyvän iskeemisen sydämen sisäkalvoon (endokardium). In vivo-kokeissa ANP-PSi-hiukkasista vapautuvan sydäntä suojaavan lääkkeen huomattiin estävän solun ulkopuolista kinaasitietä (EKR), joka liittyy sydäninfarkitissa vaurioituneen sydämen hypertrofiseen viestintään. Lopuksi osoitettiin funktionalisoitujen ja kahdella huonosti liukenevalla lääkeaineella kapseloitujen AcDXSp-nanohiukkasten soveltuvuus solujen uudelleenohjelmointiin happamassa pH:ssa käynnistyvän lääkkeenvapautumisen avulla. Fibroblastien inkubointi ANP-funktionalisoitujen AcDXSp-nanohiukkasten kanssa osoitti, että nanohiukkaset kykenivät vaikuttamaan terapeuttisesti tärkeimpiin signaaliteihin, jotka liittyvät fibroblastien uudelleenohjelmointiin kardiomyosyyteiksi. Väitöstyössä onnistuttiin kehittämään uudenlaisia PSi- ja AcDXSp-nanohiukkasjärjestelmiä, jotka tuovat uutta tietämystä sovellettaessa ei-invasiivista kuvantamista ja kohdennettua lääkkeenaineen kuljetusta sepelvaltimotaudin hoidossa.
  • Räsänen, Riikka-Marjaana (Unigrafia, 2017)
    Ioniliikkuvuusspektrometrisissa (IMS) menetelmissä kaasufaasissa olevat ionit erotellaan sähkökentän avulla ennen detektointia. Ionien erottumiseen vaikuttavat ionien massa, varaus ja koko. Tämä väitöskirja kuvaa erityyppisten IMS-menetelmien soveltuvuutta tutkittavien yhdisteiden suoraan analysointiin kaasumaisista ja kiinteistä näytteistä sekä kaasufaasi-ionikemian perustutkimukseen. Kannettavaa aspiraatio-ioniliikkuvuusspektrometrin (AIMS) sisältävää kaasudetektoria käytettiin kaasumaisen räjähteen triasetoni triperoksidin (TATP) monitorointiin ilmavirrasta. AIMS:n normalisoitu toteamisraja (20 pA) ylitettiin jo alhaisimmalla näytepitoisuudella 0.3 mg m-3 (0.03 ppm). Laitteen vasteaika oli alle viisi sekuntia. A-IMS:a käytettiin myös mittaamaan mikrobien haihtuvien aineenvaihduntatuotteiden ja rakennusmateriaalin emissiotuotteiden pitoisuuksien muutoksia steriilejä ja mikrobien kontaminoimia lastulevykappaleita sisältävien kammioiden kosteasta ilmatilasta. Kammioiden ilmatilojen kemialliset profiilit oli mahdollista erotella käyttämällä pääkomponenttianalyysiä. Suorat pintaionisaatiotekniikat desorptioilmanpainefotoionisaatio (DAPPI) ja suora reaaliaikainen analyysi (DART) yhdistettiin ioniliikkuvuus-massaspektrometri menetelmän travelling wave ion mobility-mass spectrometry (TWIM-MS) kanssa. Analysoitaessa mantelin, lääkkeiden, vitamiinitablettien ja kuivattujen veripisaranäytteiden pintaa, ioniliikkuvuuserotus ennen massaspektrometristä analyysiä vähensi kemiallista kohinaa massaspektrissä ja kasvatti signaali-kohinasuhdetta. DAPPI:n ja DART:n vertailevassa tutkimuksessa, DAPPI:n toteamisrajat olivat 30-290 fmol ja DART:n 330-8200 fmol. Tutkittavat yhdisteet olivat bisfenoli A, bentso[a]pyreeni, kortisoli, ranitidiini ja α-tokoferoli. Lopuksi, lentoaika-ioniliikkuvuus-massaspektrometriä käytettiin fenolin ja fluorattujen fenolien, ja Cl−-ionin reaktiotuotteiden tutkimiseen normaalissa ilmanpaineessa. Tutkimuksessa havaittiin, että yhdisteiden happamuus vaikutti reaktiotuotteiden muodostumiseen. Lievästi happamat yhdisteet muodostivat Cl−-addukteja sekä korkeassa että matalassa näytepitoisuudessa. Erittäin happamat yhdisteet reagoivat sekä protoninsiirtoreaktiolla että muodostivat Cl−-addukteja alhaisessa näytepitoisuudessa. Korkeassa näytepitoisuudessa happamilla yhdisteillä havaittiin pääasiassa protoninsiirtoreaktiolla muodostuneita reaktiotuotteita. Yhteenvetona, IMS mahdollistaa haihtuvien yhdisteiden nopean ja jatkuvan monitoroinnin suoraan ympäröivästä ilmasta ja IMS:a voidaan käyttää esierotusmenetelmänä suorien pintaionisaatiotekniikoiden yhteydessä, ilman että analyysiaika merkittävästi kasvaa. Lisäksi, IMS:lla voidaan tutkia kaasufaasissa tapahtuvia reaktioita normaalissa ilmanpaineessa. Tässä tutkimuksessa esitettyjä IMS-sovelluksia voitaisiin käyttää rutiinianalytiikassa ja tutkimustyössä, mutta tämän toteutuminen vaatisi laajoja lisätutkimuksia.

Näytä lisää