Bio- ja ympäristötieteellinen tiedekunta

 

Recent Submissions

  • Martikainen, Tuomo (Helsingin yliopisto, 2019)
    Niittyliekosammal (Rhytidiadelphus squarrosus) esiintyy poh-joisen pallonpuoliskon lauhkealla ja viileällä vyöhykkeellä. Suomessa se esiintyy yleisenä Etelä- ja Keskiosissa sekä har-vinaisena tai puuttuvana Lapissa. Laji on heikko kilpailija ja menestyy parhaiten kulttuurivaikutteisilla kasvupaikoilla. Sen arvellaan myös suosivan mereistä ilmastoa. Niittyliekosammal on kaksikotinen, joten siittiö- ja munape-säkkeet ovat eri kasveissa. Kaksikotisilla sammalilla, joiden primaarinen sukupuolijakauma on teoriassa 1:1, on usein vinou-tunut jakauma populaatiotasolla. Pääsyynä vinoutumaan pidetään sukupuolten erilaisia resurssivaatimuksia. Ympäristötekijöiden lisäksi myös perimä säätelee sukupuolijakaumaa. Kaksikotisuus ja vinoutunut sukupuolijakauma alentavat hedelmöittymistoden-näköisyyttä ja niittyliekosammal lisääntyykin pääasiassa kas-vullisesti. Erikoistuneita leviäimiä lajilla ei tunneta, joten tämä tapahtuu irronneiden versojen tai näiden osien avulla. Tämän opinnäytetyön päätarkoitus oli selvittää niittyliekosam-malen sukupuolijakaumaa sekä mahdollisia eroja siinä eri si-jaintipaikoilla kasvavien populaatioiden välillä. Aineisto ke-rättiin Mäntyharjulta sekä Helsingistä ja tutkittujen näyttei-den kokonaismäärä oli 675 kpl. Sukupuolen määritin sukusolu-pesäkkeiden perusteella ja jakaumien vertailuun käytin riippu-mattomuustestiä. Lajin sukupuolijakaumaa ei ole aikaisemmin tutkittu Suomen oloissa, joten tämän tutkimuksen myötä syntyi myös aineistoa eri maiden väliseen vertailuun. Kasvatuskokeen avulla tutkin myös millä verson osilla lajin suvuton lisäänty-minen tehokkaimmin tapahtuu. Kasvimuseon herbaarionäytteiden pohjalta tarkastelin lisäksi niittyliekosammalen ajallista ja paikallista esiintymistä Suomessa. Tutkimukseen kerätyn aineiston perusteella niittyliekosammalen sukupuolijakauma oli naaraspainotteinen. Jakaumat kuitenkin erosivat toisistaan sekä paikkakuntien että saman paikkakunnan populaatioiden välillä. Sukupuolijakaumat erosivat toisistaan myös maiden välisessä vertailussa. Eri ilmastovyöhykkeet voi-vat osaltaan selittää jakaumien eroja paikkakuntien ja maiden välillä. Lisääntymistä selvittävässä kasvatuskokeessa versojen kasvu painottui ainakin alkuvaiheessa sivuhaaroihin. Alkuperäisten sivuhaarojen kasvu oli tehokkainta verson nuoremmissa osissa. Uusien sivuhaarojen tuotto oli yleisempää versoissa, joissa oli mukana verson alempien osien vanhempaa solukkoa. Verson runsas sivuhaarojen määrä korreloi negatiivisesti irtoamisen jälkeiseen kasvuun. Juurtumahapsiston kasvu oli hyvin vähäistä ja irronneiden lehtien avulla tapahtuvaa kasvua ei ilmennyt. Herbaarionäytteitä oli kerätty aikavälillä 1812–2010. Eliömaa-kunnittaisessa vertailussa näytemäärä heijasti pääpiirteissään lajin kirjallisuudessa mainittua esiintymisrunsautta sekä väestöjakaumaa Suomessa. Itiöpesäkkeitä sisältävät herbaario-näytteet oli kerätty Maamme eteläosissa ja niiden suhteellinen osuus oli suurin Karjalan kannaksella ja Ahvenanmaalla. Kym-menvuotiskausilla 1860–1909 itiöpesäkkeitä sisältävien näyt-teiden osuus oli selkeästi suurempi kuin muina ajanjaksoina.
  • Kolu, Suvi (Helsingin yliopisto, 2019)
    Yksi aikamme suurimmista ongelmista on biodiversiteetin nopea köyhtyminen. Suurin uhka lajiston monimuotoisuuden vähenemiselle ovat elinympäristöjen sirpaloituminen ja katoaminen. Suomessa suurin yksittäinen syy metsälajien harvinaistumiselle ja uhanalaistumiselle, sekä toiseksi yleisin syy lajien katoamiselle, on metsiemme käytön tehostumisen myötä vähentynyt lahopuun määrä ja laatu. Metsiemme noin 20 000–25 000 lajista noin 20–25 % on lahopuusta riippuvaisia saproksyylejä, joista ainakin 523 lajia on uhanalaistunut. Jopa valtapuulajeillamme elävä saproksyylilajisto on vaikeuksissa, sillä kuusella, männyllä ja koivulla, on kullakin yli 100 Suomen punaisella listalla, eli lajien uhanalaisiuusasteelta arvioitavaa lajia. Suomen maapinta-alasta valtaosan kattavissa talousmetsissä fokus on viime vuosikymmeninä ollut puun tuotoksen tehostamisessa. Samaan aikaan kaupunkimetsissä on alettu arvostaa metsien aineettomia hyötyjä, esimerkiksi virkistäytymisympäristönä. Kaupunkimetsien muuttunut käyttö ja kasvava ymmärrys lahopuun tärkeydestä biodiversiteetille mahdollistaakin lahopuun määrän lisäyksen ja siten biodiversiteetin suojelun kaupunkimetsissä. Tässä tutkimuksessa lahopuuston diversiteettiä, eli määrä ja laatua tutkittiin hoidetuissa ja hoitamattomissa kaupunkimetsissä, sekä luonnontilaisen kaltaisissa metsissä. Metsien lahopuujatkumon ja luonnontilaisuuden määrityksessä käytettiin apuna metsien luonnontilaisuudesta indikoivia kääpälajeja. Lahopuuston tilavuus, kappalemäärä ja diversiteetti erosivat merkittävästi eri metsäluokkien välillä. Lahopuuston tilavuus oli pienin hoidetuissa kaupunkimetsissä 12,09 m3/ha, keskiverto hoitamattomissa kaupunkimetsissä 60,50 m3/ha ja suurin luonnontilaisen kaltaisissa metsissä 72,03 m3/ha. Suurin lahopuun tilavuus 181,85 m3/ha mitattiin luonnontilaisen kaltaisessa metsässä ja matalin 1,69 m3/ha hoidetussa kaupunkimetsässä. Lahopuiden ja lahopuukappaleiden määrä oli pienin hoidetuissa kaupunkimetsissä, noin 3 kertaa suurempi hoitamattomissa kaupunkimetsissä ja noin 5 kertaa suurempi luonnontilaisen kaltaisissa metsissä. Luonnontilaisen kaltaisissa metsissä oli hoidettuihin kaupunkimetsiin verrattuna yli 5 kertaa enemmän kuusi-, 8 kertaa enemmän koivu-, ja 6 kertaa enemmän haapalahopuuta, eikä hoidetuissa kaupunkimetsissä ollut lainkaan mäntylahopuuta. Luonnontilaisen kaltaisten metsien lahopuuston diversiteetti oli hoidettuihin kaupunkimetsiin verrattuna kolminkertainen. Lahopuuston diversiteetin ja indikaattorikääpien esiintymien perusteella metsien rakenteellinen ja lajistollinen monimuotoisuus oli huomattavasti korkeampi luonnontilaisen kaltaisissa metsissä kuin kaupunkimetsissä, erityisesti hoidetuissa kaupunkimetsissä
  • Rydgren, Emilie (Helsingin yliopisto, 2018)
    Kainate receptors (KARs) are glutamate receptors that modulate neurotransmission and neuronal excitability. They assemble from five subunits (GRIK1-5 or GluK1-5) present at both pre- and postsynaptic membranes. KAR function is regulated by neuropilin and tolloid-like (NETO) proteins, which also regulate postsynaptic GRIK2 abundance. Some KAR subunit gene variants associate with psychiatric disorders. Moreover, Grik1, Grik2 and Grik4 knock-out (KO) mice display changes in anxiety- and fear-related behaviours. In previous work, Neto2 KO mice expressed higher fear and impaired fear extinction in the fear conditioning paradigm. We hypothesised that this phenotype could be due to reduced KAR subunit abundance in fear-related brain regions, i.e. ventral hippocampus, amygdala and medial prefrontal cortex (mPFC). We specifically investigated GRIK2/3 and GRIK5 levels in the subcellular synaptosomal (SYN) fraction using western blot. We did not observe any difference between genotypes in any of the brain regions. However, our statistical power may have been insufficient, particularly for amygdala and mPFC. Also, an effect on synaptic KAR subunit abundance might be specific to either pre- or postsynaptic compartment, and thus more difficult to detect in SYN fractions. Alternatively, NETO2 absence may affect KAR actions instead of their subunit levels in fear-related brain regions, which could be examined through electrophysiological recordings. Ultimately, unravelling how a molecular system without NETO2 gives rise to fear behaviour in mice may lead to a better understanding of fear-related disorders in human and to new therapeutic strategies.
  • Aalto, Angela (Helsingin yliopisto, 2019)
    Teollisuuden sivuvirta materiaalin hyödyntäminen ja uudelleen tuotteistaminen on nykyään tavoiteltavaa. Elintarviketeollisuudessa syntyy paljon sivuvirtajätettä, jota voitaisiin hyödyntää erilaisissa tuotteissa. Viljojen kuoret ovat tästä yksi esimerkki.Tämän tutkielman tavoitteena oli tutkia elintarviketeollisuudessa syntyvän kauran ja ohran kuoren rakenne ja kemialliset ominaisuudet. Lisäksi selvitettiin mahdollisuutta käyttää kuorijaetta selluun sekoitettuna elintarvikepaperin valmistuksessa. Kauran ja ohran jyvän rakennetta ja koostumusta on tutkittu paljon elintarviketeollisuudessa, mutta kuoria ei ole tutkittu juuri ollenkaan. Kuorista haluttiin selvittää rasvojen, hemiselluloosasokereiden ja ligniinien määrät. Kuorien kuitujen eli anatomian, niiden erottelun ja kuituseinämän fibrilloitumisen tutkiminen oli tärkeää myös paperin valmistuksen kannalta. Pakkauspaperin tulee täyttää tietyt lujuusvaatimukset. Kestäväksi paperin tekee kasvikuitujen riittävän hyvä fibrilloituminen ja kuituverkon muodostuminen. Kuorien kuituja tarkasteltiin valomikroskoopilla. Kuoret valmisteltiin mikroskopointia varten maseroinnilla. Yhdisteet, rasvat, orgaaniset hapot ja sokerit uutettiin heksaanilla ja asetonilla ASE-uutolla. Näytteet analysoitiin kaasukromatografi-massaspektrometrillä. Kuorten hemiselluloosat eristettiin metanolyysillä ja näytteet ajettiin kaasukromatografi-liekki-ionisaatiotunnistimella. Kuorten ligniinit määriteltiin pyrolyysi-kaasukromatografia-massaspektrometrillä. Ennen pyrolyysi määritystä näytteistä oli poistettu muut yhdisteet asetonilla käyttäen ASE-uuttoa. Paperin valmistusta varten kauran ja ohran kuoret jauhettiin levyjauhimella ja mäntysellu Valley-hollanterilla. Sellua jauhettiin 90 min ja jauhetulle sellulle tehtiin suotautuvuus mittaukset Schopper-Riegler mittarilla ja laskettiin vedenpidätysarvo. Paperiarkit tehtiin arkkimuotilla. Paperiarkkien neliömassatavoite oli 60 g/m². Arkeista mitattiin mekaanisia, fyysisiä ja optisia ominaisuuksia. Mitatut ominaisuudet olivat paksuus, tiheys, pintasileys/-karheus, ilmanläpäisevyys, opasiteetti, valonsironta, valoabsorptio, vaaleus, vetolujuus, murtositkeys, venymä, puhkaisulujuus ja repäisylujuus. Osa paperiarkeista kalanteroitiin. Kauran ja ohran kuoret eivät eronneet kemiallisilta ominaisuuksiltaan merkittävästi toisistaan. Molemmista kuorista löytyi samat hemiselluloosasokerit, mutta kauran kuoressa oli enemmän mannoosia ja arabinoosia kuin ohran kuoressa. Molempien kuorien kokonaishemiselluloosa määrät olivat lähellä toisiaan. Myös ligniinien osalta kuoret olivat hyvin samanlaisia. Molemmissa kuorissa guajasyyli ligniiniä oli eniten. Hemiselluloosasokerien pienet erot eivät vaikuttaneet paperin valmistukseen. Mikroskooppisessa tutkimuksessa kuorien kuidut olivat hyvin samankaltaisia, kauran kuoret olivat vähän pidempiä kuin ohran kuoret. Kuituuntumiseen, fibrilloitumiseen tai paperin valmistukseen erot eivät vaikuttaneet. Kauran kuoret olivat kovempia kuin ohran kuoret ja vaikutus näkyi selkeimmin paperiarkkien kalanteroinnissa ja visuaalisuudessa. Optisilta ominaisuuksiltaan ohran kuoret olivat tummempia ja mekaanisilta sekä fyysisiltä ominaisuuksiltaan kuori paperiarkit poikkesivat vähäisesti toisistaan. Se kuinka paljon kuorimateriaalia lisättiin (10% tai 20%) ei kuitenkaan vaikuttanut merkittävästi tuloksiin. Jauhettu kuorimateriaali ei ollut jakautunut tasaisesti arkkeihin, kuoret eivät olleet kuituuntuneet kunnolla ja ulkoista/sisäistä fibrillaatiota ei ollut tapahtunut lainkaan. Edellä mainitusta syystä paperiarkit eivät olleet tasalaatuisia ja arkkien ominaisuuksien keskihajonnat olivat osin suuria. Kuorimateriaalin lisääminen selluun onnistui hyvin eikä kuorimateriaali varissut paperiarkeista pois. Kalanterointi teki paperista sileää ja kiiltävää. Lisäksi arkit olivat visuaalisesti näyttäviä. Tämä tutkimus osoitti, että kuorimateriaalia on mahdollista käyttää paperin ja pakkauspaperin valmistuksessa. Paperi oli monilta osin kaupallisten paperien laatuvaatimukset täyttävää. Lisätutkimus on tarpeen lisäoptimointien tekemiseksi. Kauran ja ohran kuoren kemiallinen tutkimus olisi tarpeen, sillä molempien viljojen kuoret sisältävä antioksidanttisina yhdisteinä tunnettuja komponentteja ja voisi antaa lisää tietoa myös kuituuntumisen ja fibrilloitumisen edistämisestä.
  • Miettinen, Elmo (Helsingin yliopisto, 2019)
    Suomen sorsakannat ovat taantuneet viimeisen parin vuosikymmenen aikana ja suurin osa sorsalajeistamme on jo luokiteltu uhanalaisiksi. Erityisesti rehevien vesien populaatiot ovat taantuneet, minkä on epäilty johtuvan muutoksista lisääntymiselinympäristöissä. Syiksi on ehdotettu muun muassa ylirehevöitymistä ja vieraspetojen runsastumista. Sorsakantojen suojelun ja hoidon kannalta on tunnettava eri tekijöiden vaikutukset sorsien lisääntymiseen ja elinympäristövalintaan. Yksi merkittävä tekijä on elinympäristön laatu. Tärkeimmiksi laatutekijöiksi sorsille ovat tutkimuksissa osoittautuneet selkärangattoman ravinnon määrä sekä kosteikon rakenteelliset ominaisuudet. Laadukkaassa ympäristössä poikaset kasvavat ja selviytyvät huonolaatuisia ympäristöjä paremmin. Toisena merkittävänä tekijänä sorsille ovat pedot, jotka ryöstävät sorsien pesiä. Pesäpredaation riskiin voivat vaikuttaa pesintäalueen ympäristön rakenne ja petoyhteisö sekä pesän sijoituspaikka. Luontaisten petojen lisäksi sorsien pesiä voivat ryövätä myös vieraslajit, kuten supikoira (Nyctereutes procyonoides) ja minkki (Neovison vison). Jos poikueille laadukkaat ja pesille turvalliset ympäristöt eivät kohtaa, sorsaemot joutuvat trade-off -tilanteeseen, jossa toista lisääntymisen vaihetta suositaan toisen kustannuksella. Tarkoituksenani oli selvittää 1) vaikuttavatko alue ja kosteikon ominaisuudet sorsien esiintymiseen, 2) onko alueella ja pesäpaikalla vaikutusta pesän selviytymiseen ja 3) onko vieraspedoilla merkitystä sorsien pesäpredaation määrään. Näihin kysymyksiin hain vastauksia sorsalaskentojen, vesiselkärangatonpyyntien ja pesäpredaatiokokeen avulla. Pesäpredaatiokokeessa tutkimuskosteikoille tehtiin keinotekoisia koepesiä käyttäen tarhattujen sinisorsien (Anas platyrhynchos) munia. Koepesiä seurattiin riistakameroilla, joiden avulla pystyttiin määrittämään pesällä vierailleet lajit ja pesän ryöstön ajankohta. Tutkimukset toteutettiin kahdella tutkimusalueella: maatalousvaltaisella ja vesistöiltään rehevällä Maaningalla sekä metsäisellä ja vesistöiltään karulla Evolla. Maaningalla sorsatiheys oli suurempi kuin Evolla. Vesiselkärangattomien määrä ja rantaviivan pituus vaikuttivat positiivisesti sorsaparien määrään kosteikoilla. Tulvaisuudella oli negatiivinen vaikutus parimääriin. Poikueiden osalta vastaavia tuloksia ei saatu. Tuloksiin saattoi vaikuttaa huonon pesimävuoden vuoksi liian vähäiseksi jäänyt poikuehavaintojen määrä. Vaikka Maaningan sorsatiheydet olivat suurempia, Evolla suurempi osuus pareista tuotti poikueen. Pesäpaikkakohtaisia eroja pesäpredaatioriskissä ei tässä tutkimuksessa saatu esiin, mutta pesien riski tulla ryöstetyksi pieneni pesän alttiinaoloajan myötä. Pesäpredaatioriski oli suurempi Maaningalla kuin Evolla. Harakka (Pica pica) oli yleisin pesiä ryöstänyt laji ja juuri varislintujen määrä vaikuttaa selittävän Maaningan suurempaa pesäpredaation määrää. Supikoira oli toiseksi yleisin pesärosvo, minkä vuoksi vieraspetojen osuus pesäpredaatiosta oli merkitsevä, vaikka minkki ryösti vain yhden pesän. Tämä tutkimus antaa viitteitä siitä, että sorsat joutuvat trade-off -tilanteeseen aluetasolla. Rehevien kosteikkojen Maaningalla on enemmän vesiselkärangatonravintoa ja tiheämpi sorsakanta, mutta myös suurempi pesäpredaatioriski. Sorsien voi siis päätellä suosivan poikasille suotuisaa aluetta pesien selviytymistodennäköisyyden kustannuksella. Vähäisempi pesäpredaatiopaine voi selittää miksi karujen kosteikkojen Evolla parikohtainen poikuetuotto oli parempi. Tämä taas voi osaltaan selittää sitä, miksi karujen vesien sorsapopulaatiot eivät ole taantuneet rehevien vesien populaatioiden lailla. Menetelmällisesti tämä tutkimus korostaa riistakameran hyödyllisyyttä tutkimuksessa. Riistakameroiden ansiosta tutkimus muun muassa vahvistaa supikoiran kiisteltyä merkitystä pesärosvona. Tulevaisuudessa vieraslajien torjunnan ja uhattujen kosteikkoelinympäristöjen turvaamisen lisäksi tarvitsemme lisää tutkimustietoa muun muassa erilaisten kosteikoiden merkityksestä väheneville sorsapopulaatioille.
  • Nykänen, Sonja (Helsingin yliopisto, 2019)
    Colorectal cancer (CRC) kills more than half a million people a year worldwide. Usually the disease develops over several years via multiple steps which involve both genetic and epigenetic alterations. CRC is often diagnosed at late stage, when the cancer has already metastasized, and the prognosis is relatively poor. Several studies suggest that the first changes towards colorectal cancer occur and can be detected in histologically normal tissue before the appearance of any detectable lesion. The precancerous cells harbouring those changes may form a field of tissue, which is predisposed to malignant transformation. The study of pre-cancerous tissue might reveal the earliest changes in CRC development, which can be used as biomarkers for early detection and prevention of CRC. The aim of this thesis was to revise and investigate whether the aberrant expression of the six chromosomal segregation genes, Bub1, Mis18a, Pms2, Rad9a, Tpx2, and Mlh1, would signal carcinogenesis in mouse colon mucosa. Altogether fourteen mice, of which six had a proximal colon carcinoma, were selected for the study. The expression analysis was performed to histologically normal colon mucosa collected from the proximal and distal colon of each mice in order to investigate whether the possible pre-cancerous changes are found exclusively in the close proximity to the carcinoma. The expression was quantified with reverse transcription quantitative polymerase chain reaction (RTqPCR). No statistically significant gene expression differences were found between the carcinoma and control mice, indicating that the studied mice did not display cancer-preceding expression changes of the six studied genes in the carcinoma adjacent histologically normal colon mucosa. The results differed from the previously reported results, where the expressions of the six genes were found to be downregulated in the carcinoma adjacent mucosa. Here, the sample size was presumably not large enough to reveal statistically significant clustering of the expression patterns. However, Bub1 seemed to have a downregulated trend in the carcinoma adjacent mucosa, which supports the previously suggested role of Bub1 alterations in CRC initiation.
  • Ojalehto, Tuomas (Helsingin yliopisto, 2016)
    Proteins responsible for homologous recombination are collectively called recombinases. They also have an important role in maintaining genome integrity. Recombinases are found in all three kingdoms of life. The first identified and characterized recombinase was RecA from Escherichia coli. Recombinases exhibit ATP hydrolysis coupled DNA-binding activity and strand exchange activities during homologous recombination. Homologous recombination produces new genetic combinations for evolution and general way to describe the different steps of homologous recombination is a DSBR model. Homologous recombination occurs in eukaryotic and prokaryotic cells during meiosis crossover and horizontal gene transfer, respectively. The homologous recombination machineries are remarkably complex and synergistic and much is not known about detailed mechanisms for a majority of the species. More recently, recombinases have been used in isothermal nucleic acid amplification methods, mainly in recombinase polymerase amplification RPA and strand invasion based amplification SIBA. The aim of this study was to identify, clone, produce and analyze the functionality of novel recombinases from bacteria and viruses. The acitivity for single-stranded DNA binding and strand exchange was studied. The compatibility of the produced recombinases in strand invasion based amplification SIBA method was evaluated. Two recombinases from Enterobacteria phages T2 and RB69 were found to be functional and compatible in three SIBA assays.
  • Neuvonen, Eerika (Helsingin yliopisto, 2019)
    Corporations’ desire to act in a responsible way as well as the amount of sustainability guidelines has increased during the past decades. Responsible Care (RC) program is an international sustainable development guideline practiced in chemical industry. The program focuses on sustainable use of natural resources, safety and sustainability of production and products, well-being of work community and reduction of waste and emissions. This study seeks to examine the correspondence of contents between national Responsible Care (RC) program in Finland and sustainability framework guidelines known worldwide. The aim of the study is to examine how corporations in chemical industry who follow the national RC program can meet the goals of sustainability framework guidelines, what are the main differences between the national RC program and other sustainability guidelines, and how the national RC program should be improved. The research methods include the content analysis and in-depth interview for corporations. In this research, the sustainability framework is built and the involved guidelines are specified. The national RC program is reflected on the sustainability framework guidelines through content analysis. A model for comparative content analysis is developed to compare the contents of sustainability guidelines by the means of qualitative data visualization through radar charts. The corporate in-depth interviews are applied with a view to obtain complete and comprehensive responses. This study demonstrates that the national RC program highly corresponds to sustainability framework guidelines in terms of environmental responsibility and safety, while the RC program less highlights the dimensions of social and economic responsibility. Based on the main differences, the possible targets for improvement in the national RC program are suggested to enhance consideration of economic and social aspects in the program. From the in-depth interviews, corporations recognize the national RC program to be a useful tool to implement and develop corporation’s sustainability work, yet there is a need to better correspondence with sustainability framework guidelines and to be more user-friendly in practice.
  • Elf, Sonja (Helsingin yliopisto, 2019)
    Despite recent advances in understanding, diagnosis and treatment of cancer, this complex and versatile disease remains one of the leading causes of death worldwide. New and rapid diagnostic methods are needed to detect cancers at their early stages of development, thus enabling earlier prognosis, better risk assessment and more efficient treatment of the disease. There has been an increasing interest in specific molecular biomarkers as the hallmark for cancer research, and the detection of these markers from liquid biopsies using advanced molecular diagnostics methods provides major advantages over the conventional imaging methods currently used in oncology. The aims of this thesis were to examine the applicability of a novel molecular method, SIBA® (Strand Invasion Based Amplification), for the detection of cancer biomarkers, and to develop an assay targeting androgen receptor splice variant 7 (AR-V7) mRNA. The AR-V7 is proposed as a treatment-response biomarker in patients with castration-resistant metastatic prostate cancer (mCRPC). The expression of this variant can indicate resistance to hormonal therapies used for the treatment of advanced prostate cancer. Prostate cancer is the most common cancer after lung cancer in men worldwide and can gradually develop into a highly advanced lethal form, mCRPC, that is not responsive to androgen deprivation therapies. Positive AR-V7 status is suggested to represent the phenotype of this advanced stage of prostate cancer, and its detection can assist in treatment selection for the mCRPC patients. SIBA is a novel isothermal method for the amplification and detection of nucleic acids. The technology offers significant advantages over the more conventional molecular detection method, polymerase chain reaction (PCR), since the amplification reaction occurs at constant temperature and does not require sophisticated laboratory equipment for the thermal cycling. Reverse transcription SIBA (RT-SIBA) enables reverse transcription of RNA to cDNA as well as the simultaneous amplification and detection of the cDNA in one-step reaction under isothermal conditions. The method displays both high analytical sensitivity and specificity to the target nucleic acids. The RT-SIBA technology has not formerly been applied for the detection of human DNA or RNA. The main finding of this thesis was, that the RT-SIBA technology can be applied for rapid detection of specific molecular cancer biomarkers such as the AR-V7 mRNA. In this study, two RT-SIBA assays targeting the full-length androgen receptor (AR-FL) mRNA and the AR splice variant 7 mRNA were developed and optimized. Performance of the assays were evaluated by testing RNA isolates from AR-V7 positive and negative prostate cancer cell lines in the presence of human whole blood and plasma in the reaction. The developed RT-SIBA assays provided high analytical sensitivity and specificity: low copies of the target mRNA were amplified within 20 minutes without the production of non-intended amplicons. The results suggest that the RT-SIBA technology can be utilized for easy and rapid detection of AR-V7 and AR-FL mRNA directly from liquid sample material without a need for time-consuming sample treatment. Further performance evaluation using real AR-V7 positive clinical samples from mCRPC patients is necessary for the reliable validation of the developed assays.
  • Pikkarainen, Kaisa (Helsingin yliopisto, 2017)
    One open question related to microplastics found in seas is the sources and routes of microplastics into seas. In Helsinki about one third of the snow collected from urban areas is dumped directly into the Baltic sea. When snow is collected from an urban area also the possible waste in the snow becomes collected. This is the first study that examines the numerical quantity and the characteristics of waste in urban snow. In order to study waste contained in snow, samples were collected from three different urban areas in Helsinki in February 2016. Snow was collected from Hakaniemen tori, Kullervonkatu in Käpylä and Sörnäisten rantatie. Solid matter in snow samples was divided into particles sized over 4 mm and 0.3–4 mm. Waste particles were visually identified utilizing the morphology of the particles. Material of selected waste particles was analysed using a FTIR spectrometer. Snow samples collected from Käpylä contained more waste by weight and number than samples collected from other areas. Reasons for differences between sampling areas did not become clear in this study. The most common waste in urban snow were particles disengaged from asphalt pavement and road markings, along with paper, plastic and rubber waste. All snow samples contained microplastics. Urban snow contained more microplastics than purified wastewater leaving from Viikinmäki wastewater treatment plant and seawater in the Gulf of Finland. Stormwaters have been identified as a route for microplastics from urban areas into inland waters and seas, and according to this study also dumping of urban snow into seas acts as a route for microplastics. In urban snow road marking and plastic particles were the most common microplastics. In snow samples collected from road areas road marking particles were clearly the most common microplastic by number. In snow collected from Hakaniemen tori about half of the microplastics were plastic particles and almost a half road marking particles. Most of the microplastics in snow were different kinds of fragments. Like in earlier microplastics studies also in urban snow the most common materials of small plastic particles were polyethylene and polypropylene. In this study sources of the waste in snow are estimated to be the abrasion of asphalt pavement, road markings, tyres, plastic products and possibly also wood and metal products and different kinds of textiles. In addition to that numerous waste items had ended up in urban areas through littering or inadequate waste disposal. Littering is the most significant environmental impact of dumping urban snow into the sea in Helsinki. Marine Strategy Framework Directive states that properties and quantities of marine litter are not to cause harm to the coastal and marine environment. According to the guidelines of the City of Helsinki, snow that is brought to snow collection sites needs to be clean and not to contain waste. Nevertheless, according to this study through dumping snow into the sea in Hernesaaren ranta several thousand kilograms of waste and approximately over fifty million microplastic particles end up in the Baltic Sea. A monitoring program should be established to investigate and monitor the amount and the characteristics of waste in urban snow in Helsinki.
  • Sund, Nina (Helsingin yliopisto, 2018)
    Laxpopulationer både globalt och i Finland är hotade som följd av överfiske och förstörda livsmiljöer. För att bevara och återuppliva naturliga laxpopulationer har man länge planterat ut laxar odlade i fiskodlingsanstalter. Dock är det endast en liten andel av de utplanterade laxarna som överlever till fortplantningsålder vilket gör utplanteringen både ekonomiskt och etiskt ohållbar. Orsaken till att så få av de utplanterade fiskarna överlever i naturen anses vara att de är dåligt anpassade till de naturliga förhållandena, eftersom miljöförhållandena i odlingsbassänger och naturen skiljer sig starkt från varandra. Målet med denna studie var att ta reda på ifall berikade odlingsbassänger med mer varierande och naturenliga förhållanden, vore ett alternativ att förbättra de utplanterade fiskarnas duglighet genom bättre anpassade morfologiska egenskaper. Jag undersökte morfologiska skillnader mellan laxar med olika härstamning; fiskar med vilt ursprung och odlat ursprung, vilka härstammade från fiskar som levt i naturen ända fram till fortplantningsålder och fiskar som under flera generationer levt i odlingsförhållanden. Fiskarna växte upp i olika miljöer, vanliga bara odlingsbassänger och berikade bassänger, och släpptes därefter ut i konstgjorda strömmar för att efterlikna en utplantering. Jag förväntade mig att fiskar som växt upp i berikade bassänger skulle ha lättare att anpassa sig till sin miljö, eftersom en varierande uppväxtmiljö anses bidra till fiskens förmåga att anpassa sig till miljöförändringar, och även att fiskarna med vilt ursprung skulle anpassa sig bättre, eftersom odlade fiskar anses mista genetisk diversitet till följd av bl.a. domesticering. Jag undersökte ifall det fanns morfologiska skillnader mellan fiskarna före de släpptes ut i de konstgjorda strömmarna då de växt upp i olika miljöer, och efter att de levt i samma miljöförhållanden i de konstgjorda strömmarna samt hurdana skillnader som uppkommit, genom att analysera fotografier. Fiskar med odlat ursprung uppvisade större morfologisk variation mellan de olika uppväxtförhållandena än fiskarna med vilt ursprung innan utplanteringen, medan fiskar med vilt ursprung uppvisade större morfologiska skillnader efter att de levt i de konstgjorda strömmarna. Både före och efter den efterliknade utplanteringen hade fiskar som växt upp i berikade bassänger en högre kropp. Fiskar med odlat ursprung hade både högre huvud och bakkropp än fiskarna med vilt ursprung efter utplanteringen, vilket indikerar en jämntjock kroppsform. Jag undersökte även fiskarnas specifika vikttillväxthastighet. Fiskarna från berikade uppväxtförhållanden, speciellt de med vilt ursprung, ökade i vikt, medan fiskar med vilt ursprung som växt upp i standard förhållanden minskade i vikt under den tid de levde i de konstgjorda strömmarna. Fiskarnas morfologiska variation påverkades mest av uppväxtförhållandena. Fiskar som växt upp i berikade bassänger hade störst tillväxt vilket tyder på att de kunde anpassa sig bättre till förhållandena i de konstgjorda strömmarna och var bättre på att hitta föda än fiskar från standard bassänger. Fiskar som växt upp i berikade bassänger hade även högre kropp, vilket indikerar att de anpassat sig till strömmande vatten. Även fiskarnas ursprung påverkade deras morfologiska egenskaper. Fiskar med vilt ursprung var mer spolformade och strömlinjeformade, vilket anses vara fördelaktigt vid simning, än fiskar med odlat ursprung som hade en mer jämntjock kroppsform. De morfologiska skillnaderna mellan fiskar med olika ursprung, kunde tyda på skillnader i fiskarnas fenotypiska plasticitet, d.v.s. förmågan hos en genotyp att anpassa sin fenotyp som gensvar på miljön. Resultaten tyder på att berikade uppväxtbassänger påverkar laxarnas morfologiska egenskaper så att de lättare kan anpassa sig till ett liv i naturen, och kunde således vara ett alternativ för att producera mer dugliga fiskar för utplantering i framtiden
  • Merenheimo, Salla (Helsingin yliopisto, 2018)
    Nuorten kiinnostus luonnontieteiden opiskelua kohtaan on heikentynyt sekä Suomessa että kansainvälisesti ja nuoria hakeutuu luonnontieteellisille aloille yhä vähemmän. Samaan aikaan Eurooppaan tarvitaan yli 700 000 uutta tutkijaa. Eräänä syynä nuorten kiinnostuksen puutteeseen luonnontieteiden opiskelua kohtaan pidetään nuorten stereotyyppistä tutkijakuvaa. Tutkijakuvalla tarkoitetaan henkilön mielikuvia ja käsityksiä tutkijoista. Stereotyyppiseen tutkijakuvaan kuuluvat käsitykset laboratoriotakkiin ja silmälaseihin pukeutuneista miehistä, jotka työskentelevät laboratoriossa tehden kokeita ympärillään monenlaisia tutkimusvälineitä. Stereotyyppisen tutkijakuvan väitetään vaikuttavan negatiivisesti nuorten asenteisiin ja kiinnostukseen luonnontieteiden opiskelua kohtaan ja jopa heidän halukkuuteensa hakeutua opiskelemaan luonnontieteellisille aloille. Suomalaisten lasten ja nuorten tutkijakuvaa ei ole aiemmin kartoitettu. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää suomalaisten lasten ja nuorten käsityksiä tutkijoista. Tutkimuskohteena olivat Helsingin yliopiston LumA-tiedekasvatuskeskuksen kesän 2017 tiedeleireille osallistuneet lapset ja nuoret (N=455). Tutkimuksessa selvitettiin sukupuolen, iän sekä tiedeleirin teeman yhteyttä leiriläisten tutkijakuvaan. Tutkimusmenetelmänä käytettiin kyselylomaketutkimusta, jossa vastaajat piirsivät omiin mielikuviinsa pohjautuvan kuvan tutkijasta. Piirroksia käsiteltiin määrällisenä aineistona. Jokainen piirustus analysoitiin tarkistuslistan avulla, johon listattiin kirjallisuudesta ja aineistosta nostettuja stereotyyppiseen tutkijakuvaan liittyviä piirteitä. Tulokset analysoitiin deskriptiivisellä analyysillä. Sukupuolten välisiä eroja tarkasteltiin khiin neliö -testien ja Mann-Whitneyn U-testin avulla. Iän yhteyttä tutkijakuvaan selvitettiin Kruskal-Wallis -testillä. Tutkimuksen luotettavuutta tarkasteltiin validiteetin ja reliabiliteetin avulla. Tutkimuksessa selvisi, että suomalaisilla lapsilla ja nuorilla on stereotyyppisinä pidettyjä käsityksiä tutkijoista, vaikkakin stereotyyppisiä piirteitä esiintyi piirroksissa vähemmän aiempiin tutkimuksiin verrattuna. Tyypillisimmät piirroksissa esiintyneet stereotyyppiset piirteet olivat työskentely sisällä, miestutkija sekä erilaiset tutkimuksen symbolit ja teknologiavälineet. Sukupuolella oli yhteys tutkijakuvaan tyttöjen piirtäessä merkitsevästi enemmän naistutkijoita ja hymyileviä tutkijoita kuin pojat. Vastaajan ikä ei ollut yhteydessä stereotyyppisten piirteiden määrään, toisin kuin aiemmissa tutkimuksissa. Leirin teema oli vahvasti yhteydessä niihin tarvikkeisiin, joita tutkijan ympärille piirrettiin. Tutkimuksessa havaittiin piirrosten tulkinnan olevan subjektiivista ja vaikuttavan tutkimuksen tuloksiin. Siten nuorten tutkijakuvaa tulisi jatkossa kartoittaa useiden metodien avulla. Tämä tutkimus antaa viitteitä tiedeleirien potentiaalista lasten ja nuorten tutkijakuvan muovaamisessa. Tutkimuksen tuloksia voidaan hyödyntää luonnontieteiden opetuksen kehittämisessä sekä formaalissa että nonformaalissa tiedekasvatuksessa: tiedostamalla nuoren oman tutkijakuvan muodostuminen voidaan opetuksessa tarjota oppijalle mahdollisuuksia muodostaa realistisempaa ja monipuolisempaa tutkijakuvaa esimerkiksi tutkijavierailujen ja toiminnallisten aktiviteettien kautta. Tämä voi lisätä nuorten kiinnostusta ja minäpystyvyyttä tutkijan uraa kohtaan.
  • Mercier, Léon (Helsingin yliopisto, 2018)
    PURPOSE AND GOALS Microalgae are unicellular eukaryotic organisms capable of photosynthesis. They harvest sunlight and efficiently take up carbon dioxide and nutrients such as nitrogen and phosphorus from their environment and use them for their growth. Due to these properties, their rapid growth and ability to survive in a variety of environments, microalgae have potential in biotechnological applications that promote nutrient recovery and recycling, water purification and the carbon neutral production of biochemicals and possibly biofuels. The purpose of this study was to investigate the suitability of a side stream water originating from the production of baker’s yeast (yeastwater) for the cultivation of a species of microalga called Euglena gracilis. The study aimed to determine the capacity of this water to support growth and protein production of E. gracilis as well as the capacity of E. gracilis to remove nutrients from the water. The effect of filtration of the water on these parameters was also studied. Yeastwater contains an organic molecule called betaine in relatively high concentrations. Betaine has previously been shown to boost the production of the important vitamin cobalamin in bacteria. The study aimed to determine the effect of betaine on the growth of E. gracilis and on the production of cobalamin in the algal-bacterial symbiosis. METHODS E. gracilis was cultured in laboratory scale photobioreactors. Its growth, protein production and nutrient uptake capacity was determined. Baker’s yeast production side stream water diluted with MQ-water was used as the growth medium either in filtered or unfiltered form. A control treatment was prepared where no microalgal inoculate was added to the photobioreactor. The same microalga was also grown in a synthetic nutrient medium with and without betaine. The uptake of betaine and biomass concentrations of cobalamin were determined. For the determination of microalgal growth, dry weight determination and flow cytometry analysis were used. Protein production was determined on the basis of total nitrogen concentration in the biomass. Spectrophotometric measuring kits were used for the determination of nutrient concentrations. Liquid chromatography techniques were used for the determination of betaine and cobalamin concentrations. RESULTS Significant microalgal growth was observed in filtered yeastwater, while growth in unfiltered yeastwater was very low. Nitrogen removal was higher in presence of E. gracilis compared to the control treatment. Protein production in yeastwater was comparable to that of microalgae grown in synthetic medium. E. gracilis grew much better in the synthetic media supplemented with betaine than without the addition. Betaine enrichment had no effect on cobalamin production. Cobalamin was produced in unfiltered yeastwater both with and without the presence of E. gracilis. CONCLUSIONS Unfiltered yeastwater does not support growth of E. gracilis possibly due to its high turbidity. Filtered yeastwater, on the other hand can support the production of E. gracilis biomass. E. gracilis can be used to reduce nitrogen concentrations in yeastwater. Yeastwater can support cobalamin production by bacteria, but this phenomenon did not benefit from the presence of the microalga. The effect of betaine on microalgal growth warrants further study to determine whether it is related to the accumulation of intracellular nutrients, storage compounds or to some other phenomenon. Yeastwater is a promising nutrient feedstock for microalgal biomass production. However, the role of filtration and possibility of using other methods for turbidity reduction needs to be further studied.
  • Saure, Emma (Helsingin yliopisto, 2018)
    Background and objectives: Autism spectrum disorders (ASD) are developmental neuropsychiatric disorders in which core symptoms are problems in communication and interaction as well as restrictive and repetitive behaviour and interests. ASD is 2-5 times more common in males than in females. In recent years, researchers have found, that there are differences between females and males in ASD symptoms, neuropsychological characteristics, comorbid problems, neurobiology and etiology. The purpose of this systematic review is to give a comprehensive picture about the role of female sex/gender in ASD. To establish this, the review covers symptoms of autism, neuropsychology, neurobiology, comorbidity, neurogenetics and neuroendocrinology. Research questions were the following: 1) Is there evidence of sex/gender differences in ASD symptoms and comorbidity disorders? 2) Are there sex/gender differences to be found in ASD etiology? 3) What kind of support different explanations about sex/gender bias have gotten in various research areas? The purpose of the study is also to integrate the existing theories into one model that takes account to different aspects of sex/gender differences in ASD. Methods: The protocol of this systematic review follows "The Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses" (PRISMA) when applicable. Eligibly criteria and search terms were selected in a way that would offer the widest range of articles covering the subjects of this study. Literature search was conducted using the Medline and PsychINFO as search engines. The final sample consisted of a total of 129 articles. Data was extracted on all relevant variables of the study, that were the number of participants, age of participants, specific diagnoses, methods and results. Results: Sex/gender differences in ASD were found in all areas that were included in this systematic review. Females with high function ASD (HFASD) were found to have less problems in social communication and interaction and less repetitive and restricted behavior and interests than males with HFASD. In addition, HFASD were found to have better language skills than males with HFASD. However, females with ASD were found to have more sensory processing problems, mental health problems and epilepsy than males with ASD. Females with ASD were also found to have lower full-scale intelligence quotient than males with ASD. In the context of etiology, it has been found that there are sex/gender differences in neuroanatomy, susceptibility genes and hormone levels. Conclusions: Results from this systematic review suggest that females with HFASD are underdiagnosed. This results from etiological sex/gender differences that cause partially different clinical presentation of ASD between females and males. ASD research has also concentrated mostly on males with ASD while ignoring females with ASD. Underdiagnosing can have many unfavorable consequences for females with HFASD since if they do not have a diagnosis, they do not get support. In the future, it is crucial to pay attention to females with ASD in the clinical work and scientific research.
  • Heikkinen, Aino (Helsingin yliopisto, 2018)
    Chronic psychosocial stress is a major risk factor for anxiety disorders, but the molecular background is still poorly known. Chronic social defeat stress (CSDS) is a mouse model simulating the psychosocial stress that humans face in their life. In CSDS, the examined mice are confronted by an aggressor mouse daily for 10 days, leading to defeat behavior and predisposing to anxiety-like symptoms. Some individuals develop these symptoms (susceptible) whereas others do not (resilient). Chronic stress has been shown to alter myelin-related gene transcription and myelin microstructure. Myelin is a membranous component around axons increasing the velocity of action potentials, and it is produced by oligodendrocytes (OLs). In this study, I investigated if CSDS affects the number of OLs or the size of the myelinated area (estimating the amount of myelin) in two inbred mouse strains that differ in their innate level of anxiety: the non-anxious C57BL/6NCrl (B6) and anxious DBA/2NCrl (D2). I studied three brain regions previously associated with anxiety: the medial prefrontal cortex (mPFC), bed nucleus of stria terminalis (BNST) and ventral hippocampus (vHP). The mice used in this study were previously exposed to CSDS and divided into resilient or susceptible phenotypes, and their brains were collected together with control mice. I performed two immunohistochemical staining experiments to calculate the number of OLs and to measure the myelinated area. I used anti-CNPase for OL cell counts and BlackGold II to stain myelin. I manually calculated the number of OLs using CNPase and cell morphology as markers. I built a macro to measure the BlackGold II stained myelinated area. I also measured the thickness of the corpus callosum (CC, major white matter tract) using the CNPase stained images to examine if the thickness is affected by CSDS. I observed a strain and region-specific effect of chronic stress in the BNST; B6 resilient mice had more OLs than susceptible mice whereas no differences were seen in the D2 strain, or other B6 brain regions. The size of the myelinated area did not differ between the phenotypes in either strain. Moreover, there was no significant correlation between the myelinated area and OL cell number. The CC thickness did not differ between the phenotypes. My findings indicate that myelin and OLs are affected by stress in a region specific manner and possibly contribute to the stress-resilient behavior. The response is genetic background-dependent, as I saw differences in B6 mice but not in D2 mice. Because CC thickness did not differ between the phenotypes, we suggest that CSDS does not induce extensive white matter atrophy in the mice brain. The mechanism underlying this dynamic myelin plasticity during stress requires more investigation, but this study provides evidence that alterations in OLs associate with chronic stress.
  • Rahaman, Atikur (Helsingin yliopisto, 2018)
    Some flavonoids are thought to have antioxidant functions in plants, but this is still controversial because of a lack of in planta evidence. Methyl viologen (MV) sensitivity was assayed in sterile culture by growing seven day old Arabidopsis seedlings on 0.5x MS media supplemented with and without MV. Seedlings grew for 9 days after that, and then were photographed and root growth measured. We used several flavonoid deficient Arabidopsis transparent testa (tt) mutants and found they were hypersensitive to MV that produces reactive oxygen species (ROS) in chloroplasts and mitochondria. Flavonoids are transported into different compartments of the cell via a specific flavonoid transport system but no chloroplastic or mitochondrial transporters are currently known. To identify potential chloroplastic and mitochondrial transporters, knockout mutants of candidate MATE and ABC transporters have been screened for MV sensitivity. Flavonoids modulate auxin transport, which raises the possibility of passive effects through auxin during ROS sensitivity. To test whether auxin or the inhibitions of auxin transport have a role in protecting against ROS stress, MV sensitivity was assayed under exogenous treatment of artificial auxin (NAA) and an auxin transport inhibitor (NPA) during MV stress. From this study, we obtained data about the role of flavonoids and auxin in ROS signalling. The inhibition of auxin transport modulated MV sensitivity. We found that NAA had no effect or very modest effect. However, a protective effect of NPA was observed that helps against ROS formation, mimicking the effect of flavonoids. NPA induced more protection. One MATE transporter also gave the mimic of (tt) phenotype, however their role in the movement of flavonoids into or out of the chloroplast or mitochondria remains unclear, as they may be transporting some other protective agent that helps against oxidative stress. However, At1g54350 is a candidate for further testing.
  • Sainio, Aki (Helsingin yliopisto, 2018)
    In this master’s thesis I examine transdisciplinarity in theory and practice. Transdisciplinarity is seen as an inevitable approach when we strive to understand and solve many of the complex problems of the modern world e.g. the environmental crisis. For this reason it has also quickly increased in popularity in the research funding. With this premise and despite the diverse theory on transdisciplinarity the implementation in practice is often relatively flimsy. This gap between theory and practice has acted as a motivation to the thesis, in which I am interested in how the transdisciplinary expectations based on the theoretical ideals and set on the cross-disciplinary environmental research intersect with the realistic transdisciplinary advancements in the research programs. In addition, I am interested to know why the practice doesn’t meet the expectations. The thesis is solidly theory-oriented. First I shed light on the background, characteristics and motivations of transdisciplinarity as well as disciplines, after which I present an array of the complex challenges of transdisciplinarity. In the results section I examine the manifestations of the challenges on a practical level that is based on three environmental research programs organized over the course of 2011–2014 by HENVI, the Helsinki University Centre for Environment (now HELSUS). In addition to the qualitative analysis based on the interview data, the results section also examines theory on a more practical level of implementing transdisciplinary research programs in general. This presentation thus enables a closer dialogue between the analysis data and practical theory. The primary results of this thesis are five problematics that are the manifestations of theory not meeting the practice properly. They are organized into the themes of funding, knowledge production, administration, socio-culture and education and help to organize and ultimately face the challenges of transdisciplinary research. From a comprehensive set of perspectives the problematics display strongly the highly disciplinary nature of the modern academia. This is the most significant single reason for the difficulties to accomplish transdisciplinarity. In addition, all the five problematics reflect the temporal restrictions that also undermine the potential of an effective transdisciplinary interaction. The essential measures to create solutions and hence also the ideal implementation of transdisciplinarity are mainly beyond the focus of the thesis. However, the problematics provide a problem-based framework that strives to contribute to the further studies focused more profoundly on the actual solutions
  • Tarkiainen, Susanna (Helsingin yliopisto, 2018)
    The motivation of this study was to find new treatment options for the rare cancer pseudomyxoma peritonei (PMP). PMP is a slowly progressing mucinous adenocarcinoma that originates from the appendix and disseminates into the peritoneum where the cancer cells secrete large amounts of MUC2, the main component of intestinal mucus, into the peritoneum. The disulfide isomerase AGR2 helps MUC2 with forming the correct intramolecular disulfide bonds prior secretion, and is essential to MUC2 protein production. The mucus build-up into the peritoneum causes stress on vital organs, and eventually death. Therefore, inhibiting MUC2 production in PMP cancer cells might slow down the disease progression significantly. MAPK/ERK and cAMP/PKA signaling pathways stimulate MUC2 production, and activating mutations in KRAS and GNAS of these pathways are common in PMP. The aim of this study was to elucidate how MUC2 and AGR2 affect each other’s expression levels, and how the MAPK/ERK pathway and the cAMP/PKA pathway targeting substances caffeine, theophylline, cromolyn, fudosteine, octreotide, and lanreotide, affect MUC2 expression in vitro. This study was conducted on human colorectal adenocarcinoma cell lines LS174T, LoVo, and HT29 that all produce large amounts of MUC2. In addition, LS174T and LoVo cell lines carry activating heterozygous mutations in their KRAS genes. MUC2 and AGR2 expression levels were measured on mRNA level with real-time quantitative reverse transcriptase polymerase chain reaction. The effects of MUC2 on AGR2 expression, and vice versa, were tested by silencing each at a time with the appropriate siRNA. MUC2 siRNA suppressed both MUC2 and AGR2 mRNA levels down to 50 % in LS174T cells and down to 40 % in LoVo cells in respect to their control groups. AGR2 siRNA suppressed AGR2 mRNA levels down to 50 % in LS174T cells and even down to 30 % in LoVo cells in respect to their control groups, while there were no statistically significant changes in MUC2 mRNA levels. Caffeine and theophylline inhibit phosphodiesterase of the cAMP/PKA signaling pathway, and in consequence, the hydrolysis of the secondary messenger cAMP, prolonging the activation of the pathway. Caffeine stimulated MUC2 production in LS174T and LoVo cells. In addition, AGR2 mRNA levels increased in LoVo cells, in which the fold change in MUC2 mRNA levels was much greater. Theophylline, a compound found in tea, and used for the treatment of asthma, did not affect MUC2 production. PMP cancer cells express protein S100P. Cromolyn is a pharmaceutical substance used for the treatment of asthma, and it inhibits S100P, and thereby S100P/RAGE signaling -dependent activation of MAPK/ERK pathway. Fudosteine, on the other hand, is a mucoactive pharmaceutical substance that lowers the production of MUC5AC, the main component of lung mucus. Since activating GNAS mutation stimulates the production of both MUC2 and MUC5AC in HT29 cells, the expression of both must be at least partially controlled by same mechanisms. In addition, Somatostatin analogues octreotide and lanreotide inhibit ERK1/2 of the MAPK/ERK pathway, as well as protein kinase A of the cAMP/PKA pathway, and hence cAMP production. However, none of these four tested pharmaceutical substances were able to inhibit MUC2 production in the cell lines used this study in vitro.
  • Tiilikainen, Joni (Helsingin yliopisto, 2019)
    nxiety disorders are the most common psychiatric disorders. Iiris Hovatta’s group (Neurogenomics lab) uses inbred mice to study effects of psychosocial stress. Mice can be divided to susceptible and resilient phenotypes, based on their behavioral response to psychosocial stress. Differences between phenotypes can be examined for example on brain structural or transcriptional levels. These studies have shown changes in brain myelination and expression levels of myelin-related genes between phenotypes. Transcriptomic studies have also revealed differences in microRNA (miRNA) expression profiles. Especially miR-219a, a known regulator of myelination, appears to be differentially expressed. Bioinformatic studies also revealed that many predicted target genes of miR-219a are connected to Wnt/β-catenin signaling pathway, which is also known to regulate myelination. This led to a hypothesis that miR-219a regulates myelination through Wnt/β-catenin signaling pathway in adult mouse brain. Prediction of miRNA target genes is based on algorithms using varying criteria, and their biological significance is uncertain. Assumptions about the biological role of specific miRNA require experimental validation of the silencing interaction between the miRNA and the target gene mRNA. The purpose of this study was to validate five Wnt-signaling related mouse genes (Gsk3b, Esr1, Tcf7l2, Fkbp5 and Acvr1b) as targets for miR-219a-5p or miR-219a-1-3p. For validation a luciferase-reporter assay was used, in which the target sequence of the gene’s mRNA is cloned to a reporter vector, then cotransfected to cultured cells (human HEK293 cells) with a miRNA-mimic. The light emitting luciferase activity is measured to examine the possible silencing effect of the miRNA. Results of this study showed that miR-219a mimics did silence the expression of the target genes. Although some variation was observed in the efficiency of silencing between the genes and based on the mimic concentration. The most efficient silencing was observed between miR-219a-5p and Gsk3b construct. These results implicate that miR-219a regulates several genes related to Wnt/β-catenin pathway, and that stress-related differences in its expression may be associated to differential myelination observed between phenotypes that react differentially to psychosocial stress.

View more