Bio- ja ympäristötieteellinen tiedekunta: Recent submissions

Now showing items 1-20 of 345
  • Huotari, Essi (2018)
    Ympäristöongelmat ovat kiihtyvällä tahdilla eteneviä ihmiskuntaa koettelevia prosesseja, joiden ratkaiseminen vaatii hyvää ja tutkittuun ympäristötietoon perustuvaa päätöksentekoa, mutta tieteen ja politiikan väliset kommunikaatio- ja toimintatapojen erot sekä intressi- ja arvoristiriidat estävät tiedon käyttöä päätöksenteossa. Siksi tieteen ja politiikan välille on hahmotettu kuvainnollinen rajapinta. Vuorovaikutteisen toiminnan ja yhteistyön avulla ympäristötieteen ja politiikan keskinäistä suhdetta voidaan kehittää toimivammaksi, minkä toivottuna lopputuloksena ympäristöongelmia koskeva päätöksenteko perustuisi tutkittuun tietoon, ja tutkimustoiminnalla olisi paremmat edellytykset vastata päätöksenteon tarpeisiin. Rajapinnalla toimii monenlaisia organisaatioita, joista etenkin rajapintaorganisaatioilla vaikuttaa olevan potentiaalia tuoda tiedon tuottajat ja käyttäjät yhteen ja muuttaa lineaarista keskusteluyhteyttä dynaamisemmaksi keskinäiseksi vuorovaikutukseksi. Työn tavoite on luoda kuvaus ympäristötieteen ja politiikan rajapinnan verkostosta, jossa tutkittu ympäristötieto liikkuu organisaatioiden välillä erilaisten suhteiden ja yhteyksien avulla. Kuvan rakentamisen lisäksi työssä tarkastellaan verkoston toimijoiden välistä vuorovaikutusta, rajapintaa sekä Ympäristötiedon foorumin (YTF) asemaa ja roolia tutkitussa verkostossa. Työn tarkoituksena on ottaa osaa keskusteluun tutkitun ympäristötiedon merkityksestä kompleksisten ongelmien ratkaisussa. Työssä vastataan siihen, 1. millainen on Suomessa ympäristötieteen ja politiikan välinen rajapintaverkosto, jossa tuotetaan, välitetään ja käytettään tutkittua ympäristötietoa, 2. mikä on YTF:n rooli ja asema tutkitussa verkostossa, 3. miten ja mihin tieteen ja politiikan välinen rajapinta tukitussa verkostossa asettuu. Työn tapaustutkimuskohde on YTF, joka on ympäristötieteen ja politiikan rajapinnalla toimiva kestävyys- ja ympäristöasioihin erikoistunut rajapintaorganisaatio. Tutkimuskysymyksiin vastataan monimenetelmäanalyysillä. Verkostoanalyysillä (Social network analysis) luodaan verkoston rakennekuvaus, minkä jälkeen verkoston merkittävien ominaisuuksien kuvausta syvennetään laadullisella analyysillä, millä tavoin saadaan taattua mahdollisimman aito kuvaus verkostosta. Tutkimuksessa selviää, että ympäristötieteen ja politiikan välinen vuorovaikutus on heikkoa, ja että vuorovaikutuksen edistämiseksi tiedon tuottajien tulisi aktivoitua ja päättäjien sitoutua tutkittua ympäristötietoa vaihtavaan verkostoon nykyistä paremmin. Verkoston ”ydin” muodostuu sekä tiedon tuottajista että virkamiehistä ja päätösten valmistelijoista. Voidaan todeta, että virkamiehet ja päätösten valmistelijat ovat suhteellisen hyvin sitoutuneita tutkittua ympäristötietoa vaihtavaan verkostoon, eikä rajaa heidän ja tiedon tuottajien välille voida vetää rakenteellisin perustein. Sen sijaan rajapinnan voidaan nähdä asettuvan lähelle päättäjiä ja poliitikkoja, joiden lähiverkostossa tutkittu ympäristötieto ”laimenee” toisista verkostoista saatuun tietoon. Toisaalta verkostokuvauksen perusteella rajapinnan käsitteen mielekkyys kyseenalaistuu. Vaikka verkostossa on vähän vuorovaikutusta, yhteydet sitovat tiedon tuottajat, välittäjät ja käyttäjät yhteen verkostoon. Rajapinnan sijaan kannattaisikin puhua yhdyspinnasta, joka kuvaisi hyvin ”todellisuutta”, jossa ympäristötieteen ja politiikan välillä on yhteyksiä. Yhdyspintaa voidaan vahvistaa ja sen toimintaa kehittää, mille verkostossa vaikuttaa olevan tarvetta ja sen toteuttajille täyttämättömiä rooleja. Rajapinnan toimijat ja erityisesti rajapintaorganisaatiot kykenevät hoitamaan näitä rooleja. YTF nousee verkostossa keskeiseen asemaan ja ainoaksi merkittäväksi rajapintaorganisaatioksi. Tutkimuksen perusteella nousee myös tarve tarkemmalle rakenteelliselle selvitykselle siitä, missä, miten ja milloin tutkittua ympäristötietoa vaihdetaan ympäristötieteen ja päätöksenteon välillä.
  • Siikström, Hanne (2018)
    Ilman keskilämpötilan ennustetaan kohoavan boreaalisella vyöhykkeellä 2 °C seuraavien 50 vuoden aikana ilmaston lämpenemisen seurauksena. Samaan aikaan maaperän typen (N) määrän lisääntyminen mm. Euroopasta saapuvan ilmalaskeuman välityksellä voi vaikuttaa niukkaravinteisiin kasvuolosuhteisiin sopeutuneeseen boreaaliseen metsäkasvillisuuteen. Ilmaston lämpenemisen ja maaperän typen saatavuuden lisääntymisen arvellaan edistävän mäntymetsien kasvua sekä vaikuttavan haihtuvien orgaanisten yhdisteiden (VOC) päästöihin boreaalisissa havumetsissä tulevaisuudessa. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, miten ilmaston lämpeneminen ja typpilisäys yksin ja yhdessä vaikuttavat männyn (Pinus sylvestris L.) taimien kasvuun ja fysiologiaan (yhteyttäminen) sekä maanpäällisten versojen haihtuvien orgaanisten yhdisteiden (VOC) päästöihin. Tutkimuksessa nuoret koetaimet (n = 4 per käsittely) altistettiin kohotetulle ilman (+0,5–0,6 °C) ja maaperän (+3,8–4,1 °C) lämpötilalle sekä kahdelle eri maaperän typpitasolle (ei typpilisäystä ja 30 kg N/ha/vuosi), yksin ja yhdessä, avokenttäaltistuskokeessa kahden kasvukauden ajan vv. 2014–2015. Tutkimustulokset osoittivat, että noin 0,5–0,6 °C kohotus ilman keskilämpötilassa saattaa lisätä hieman nuorten männyn taimien vanhojen pääversojen fotosynteesiä. Lisäksi tulokset osoittivat, että eritoten typpilisäys yksin tai yhdessä lämpenemisen kanssa voivat lisätä männyn taimien kasvua jo lähitulevaisuudessa. Toisen altistuskauden päättyessä syyskuussa 2015 typpikäsitellyt männyn taimet olivat keskimäärin noin 6 % pidempiä ja noin 20 % järeämpiä tyvestään kuin ei-typpikäsitellyt taimet ja lämmityskäsitellyt taimet puolestaan noin 5 % pidempiä ja 10 % paksumpia kuin ei-lämmityskäsitellyt taimet. Typpi- ja lämmityskäsittelyiden yhdysvaikutuksesta männyn taimien pituuskasvu oli kaikkein voimakkainta, erityisen voimakkaasti typpi- ja lämmityskäsittely yhdessä vaikuttivat männyn taimien uusien versojen pituuskasvuun. Typpi lisäsi myös uuden verson kuivapainoa selvästi kummassakin kasvulämpötilassa. Tutkimuksessa havaittiin, että valtaosa (> 90 %) männyn taimien VOC-päästöistä muodostui monoterpeeneistä, joista vallitsevina yhdisteinä olivat α-pineeni, kareeni, myrseeni, limoneeni ja βpineeni. Tämän tutkimuksen mukaan typpilisäys kasvatti männyn taimien muiden VOC-yhdisteiden päästöjä syyskuussa 2015. Sen sijaan lämmitys- ja typpikäsittelyt vaikuttivat vain vähän männyn taimien tuottamien VOCyhdisteiden seokseen, sillä eri käsittelyillä havaittiin vaikutuksia vain muutamien yksittäisten VOC-yhdisteiden päästöihin.
  • Pouta, Pasi (2018)
    Fennoskandian vanhat pohjoisboreaaliset kuusivaltaiset kangasmetsät ovat rakenteeltaan avoimia ja mosaiikkimaisesti vaihtelevia. Tutkimustietoa näiden metsien luontaisesta spatiaalisesta rakenteesta on vasta vähän. Fennoskandian metsäluonto on muuttunut voimakkaasti ihmisen toiminnan seurauksena, ja sitä myötä suuri joukko metsälajeja on uhanalaistunut. Tieto luonnonmetsien rakenteista auttaa kehittämään paremmin luonnon monimuotoisuuden turvaavia metsien hoito- ja ennallistamismenetelmiä. Tässä työssä kuvataan puiden kasvutilan vaihtelua ja puuston spatiaalista rakennetta suurella (8,8 ha) puustoltaan tarkasti kartoitetulla koealalla vanhassa pohjoisboreaalisessa kuusimetsässä Värriön luonnonpuistossa Itä-Lapissa. Erikokoisten ja -lajisten puiden kasvutiloja ja keskinäistä sijoittumista kuvataan koko koealalta keskimäärin (globaalisti) ja koealan sisäisen vaihtelun kautta (lokaalisti). Puuston yleistä rakennetta kuvataan puustotunnuksin ja läpimittajakaumin. Puiden kasvutilaa ja sen vaihtelevuutta puun läpimitan ja lajin mukaan arvioidaan Voronoi-monikulmioilla. Erikokoisten ja -lajisten puiden keskinäistä sijoittumista kuvataan globaalisti läpimittaluokittaisilla L-funktioilla, läpimitan variogrammilla ja puulajin merkkiyhteysfunktioilla. Puiden kasvutilan, läpimitan ja lajin lokaalia vaihtelua kuvataan paikallisilla autokorrelaatioindekseillä. Metsä oli tyypillinen avoin rakenteeltaan mosaiikkimaisesti vaihteleva vanha pohjoisboreaalinen kuusimetsä. Puilla oli keskimäärin 17,5 m² kasvutilaa, ja kasvutilan määrä vaihteli välillä 0,18–111 m². Puiden keskimääräinen kasvutila kasvoi noin kaksinkertaiseksi puiden läpimittaluokan kasvaessa pienimmästä (0-5 cm) suurimpaan (yli 25 cm). Koivuilla oli kaikissa läpimittaluokissa keskimäärin 5–10 neliömetriä enemmän kasvutilaa kuin kuusilla. Sekä puiden läpimitta että laji olivat positiivisesti spatiaalisesti autokorreloituneita, varsinkin lyhyillä alle 5 metrin etäisyyksillä ja heikosti jopa 50 metriin asti. Puuston lokaalissa rakenteessa oli sekä pienen että suuren mittakaavan vaihtelua. Erityisesti koealan suoalue ympäristöineen erottui laajana puustoltaan poikkeavana alueena, joka näkyi puiden läpimitan ja lajin pitkän matkan autokorrelaationa ja lisäsi puuston yleistä ryhmittyneisyyttä. Myös koealan voimakkaan kuusivaltainen itäosa ja koealan pohjois-keskiosan avoin alue olivat laajoja puustoltaan poikkeavia alueita. Pienessä mittakaavassa metsässä vaihtelivat läpimitaltaan suhteellisen samankokoisten sekä samanlajisten puiden keskittymät ja läpimitaltaan ja kuusi-koivusuhteeltaan vaihtelevammat alueet. Työn tulokset täydentävät aiempaa vähäistä spatiaalista rakennetietoa Fennoskandian vanhoista pohjoisboreaalisista kuusimetsistä. Erityisesti puiden kasvutilojen ja puuston lokaalin vaihtelun kuvaus laajemmassa mittakaavassa ovat ensimmäisiä Fennoskandiassa. Tässä kuvattu metsä tarjoaa yhden vertailuekosysteemin, jonka olennaisista globaaleista ja lokaaleista rakennepiirteistä voidaan ottaa mallia metsän monimuotoisuuden huomioon ottavassa metsänhoidossa ja metsien ennallistamisessa. Rakenteessa olennaista oli monessa mittakaavassa tapahtuva vaihtelu puiden kasvutiloissa ja erikokoisten ja - lajisten puiden keskinäisessä sijoittumisessa. Vastaavanlaista vaihtelua ja kuvatunkaltaisia spatiaalisia rakenteita voidaan talousmetsissä jäljitellä vaihtelevilla osittaisilla hakkuilla ja jatkuvalla metsänkasvatuksella metsän luontaisen vaihteluvälin jäljittelyperiaatteen mukaisesti. Ennallistettavissa metsissä rakenteen vaihtelevuutta voidaan lisätä pienaukotusmenetelmillä. Tulosten perusteella esimerkiksi puuston tiheyden voidaan antaa vaihdella pienempien ja laajempien tiheämpien ja avoimempien alueiden välillä. Samoin voidaan jättää lokaalia vaihtelua kuusten ja koivujen suhteelliseen osuuteen, puiden keskiläpimittaan ja siihen, kuinka samankokoisia lähekkäiset puut ovat.
  • Laiho, Laura (2018)
    Lymphoblastoid cell line (LCL) collections offer a vast source of biological data of various diseases stored in biobanks. Even though LCLs have been used as a conducive surrogate in vitro cell model to study various diseases, it has been shown that they cannot recapitulate all the regulatory properties of a disorder specific primary tissue, constraining the utility of the collections. The rise of induced pluripotent stem cell (iPSC) technology has offered a novel strategy for repurposing the abundant LCL collections for regenerative medicine, drug discovery and disease modeling. However, the cell-type-specific reprogramming events in LCLs are not understood, hindering the development of a more efficient and reliable reprogramming method for these cell lines. To systematically study the endogenous events taking place during the reprogramming process, the CRISPR/Cas mediated gene activation (CRISPRa) platform has been harnessed in fibroblasts. This thesis work aimed to establish the novel CRISPRa mediated reprogramming method for the first time in biobanked LCLs, obtained from the Psychiatric Family Collections of THL Biobank. The method relies on the activation of the endogenous pluripotency factors with CRISPR activators, which results in the induction of the reprogramming process. The screening of different factor combinations revealed that the successful reprogramming of LCLs seems to require the targeting of the EEA motif, a genomic element which is enriched in promoter regions of genes related to embryo genome activation. The reprogramming efficiencies were however varying, and a gRNA function validation assay showed that the gRNAs used in this project were suboptimal for efficient gene activation in LCLs. The reprogramming method was nevertheless demonstrated to successfully convert five biobanked LCLs into bona fide iPSC lines. The iPSC lines generated in this thesis serve as a proof of concept that the novel CRISPRa reprogramming method works in biobanked LCLs and could be developed to systematically study the cell-type-specific reprogramming events in these cells. Also, the generated iPSC line collection constitutes the first iPSC collection derived from biobanked cells with the CRISPRa reprogramming method and is available as a future research resource, thus paving the way for the wider use of the LCL collections.
  • Hakala, Sanja (2012)
    Kampamaneetteja elää kaikissa mereisissä elinympäristöissä rannikoilta ulapalle ja merten syvänteisiin. Itämerellä on vanhastaan raportoitu elävän pikkumaneettia (Pleurobrachia pileus). Vuonna 2005 eteläiselle Itämerelle levisi pelätty tulokaslaji amerikankampamaneetti (Mnemiopsis leidyi), joka raportoitiin myös pohjoiselta Itämereltä vuonna 2007. Kuitenkin syksyllä 2008 määritettiin molekulaarisin menetelmin kolmas laji, arktinen kampamaneetti (Mertensia ovum), jota ei ole aiemmin löydetty murtovedestä. Selvitin, mitä kampamaneettilajeja pohjoisella Itämerellä elää ja mitkä ovat niiden todelliset levinneisyysalueet Itämerellä. Lisäksi tutkin arktisen kampamaneetin populaatioiden geneettistä vaihtelua pohjoisen ja eteläisen Itämeren välillä AFLP:llä (Amplified Fragment Lenght Polymorphism). Aineistoni sisältää sulkumekanismilla varustetuilla eläinplanktonhaaveilla kerätyt näytesarjat pohjoiselta ja eteläiseltä Itämereltä. Laskin ja mittasin yksilöt elävinä ja kuivasin ne DNA:n eristystä varten. Tein lajinmääritykset lajikohtaisten 18S rRNA- ja ITS1-alueille suunniteltujen PCR-alukkeiden avulla. Kultakin näytteenottopisteeltä keräsin tausta-aineistoa lämpötila-suolaisuusluotaimella. AFLP-näytepisteiksi valitsin kaksi pistettä pohjoiselta ja kaksi eteläiseltä Itämereltä, ja kultakin pisteeltä kymmenen yksilöä. Aineistoni mukaan amerikankampamaneettia ei esiinny pohjoisella Itämerellä, vaan sen levinneisyyden raja on Bornholmin altaalla. Arktinen kampamaneetti on koko Itämeren alueella yleinen ja paikoin hyvin runsaslukuinen. Yksilömäärät ovat suurimmillaan pohjoisella ja keskisellä Itämerellä, mikä viittaa siihen, että laji on sopeutunut pohjoisen ympäristöoloihin. Laji esiintyy laikuttaisesti, mutta yksilömäärät ovat samansuuntaisia laajalla alueella, joten populaatio vaikuttaa olevan vakaa. Havaitut arktisen kampamaneetin yksilömäärät vastaavat aiemmin Itämereltä raportoituja pikkumaneetin yksilömääriä. Myös vanhat kuvaukset Itämeren kampamaneettien elintavoista ja rakenteesta sopivat paremmin arktiseen kampamaneetiin kuin pikkumaneettiin. On todennäköistä, että Itämeren kampamaneetit ovat olleet arktista kampamaneettia jo viime vuosisadalla ja että laji on määritetty virheellisesti pikkumaneetiksi. Omassa aineistossani pikkumaneettia esiintyy harvalukuisena vain Pohjanmeren suulla. Arktisen kampamaneetin esiintymiseen eri vesikerroksissa vaikuttavat lämpötila ja suolaisuus. Itämeren arktiset kampamaneetit elävät pääasiassa syvimmissä vesikerroksissa lähellä pohjaa, missä vesi on suolaista ja viileää. Arktiset kampamaneetit ovat Itämerellä noin kymmenen kertaa Arktiksella eläviä yksilöitä pienempiä. Suomenlahden yksilöt ovat suurempia kuin eteläisen Itämeren. AFLP toimii kampamaneeteilla erinomaisesti, joskin DNA-näytteiden kontaminaation vähentämiseen on syytä kiinnittää huomiota. Arktisen kampamaneetin yksilöiden välinen geneettinen vaihtelu on samassa suuruusluokassa kaikilla näytepisteilläni, ja samanlaista kuin merieläimillä yleensä. Pohjoisen Itämeren populaatio on geneettisesti hiukan tasaisempi ja eteläisellä Itämerellä yksilöiden välillä on enemmän vaihtelua. Etelän ja pohjoisen Itämeren yksilöt muodostavat omat, toisistaan eroavat populaationsa, mutta populaatioiden välillä on havaittavissa geenivirtaa. Populaatioiden väliset geneettiset erot ovat merieläimillä tyypillisesti pieniä, ja sama on havaittavissa myös Itämeren arktisella kampamaneetilla. Aineiston geneettisestä vaihtelusta noin 90 % oli näytepisteiden sisäistä 10 % näytepisteiden välistä. Ero on pääosin etelän ja pohjoisen näytepisteiden välillä, sillä merialueiden sisäiset parittaiset erot olivat hyvin pieniä. Tämä opinnäytetyö osoittaa, että Itämerellä yleisin ja laajimmalle levinnyt kampamaneettilaji on arktinen kampamaneetti. Tätä ennen se on pohjoisella Itämerellä virheellisesti määritetty ensin pikkumaneetiksi ja myöhemmin amerikankampamaneetiksi. Tutkimukseni osoittaa, kuinka tärkeää luotettava lajinmääritys on ekologiselle tutkimukselle.
  • Pakarinen, Aku (Helsingin yliopisto, 2019)
    Modern agriculture uses great amounts of fertilizers. A large portion of these fertilizers leaches from the fields to the surrounding environment and causes eutrophication of water ecosystems. Fertilizers are an expense for the farmer. Sustainable agriculture aims to minimize the use of fertilizers by using natural processes and nutrient circulation. Crop rotation is an important tool in sustainable agriculture. In crop rotation different crop species are cultivated alternately in the same field. Arbuscular mycorrhizal (AM) symbiosis is one of the world’s most important symbioses — 80 % of land plants form it. AM symbiosis enhances host plant’s nutrient uptake and provides nutrients from low concentrations in the soil. The important role of AM symbiosis in agriculture is widely recognized. However, the effect of different crop sequences on soil AM fungi is poorly studied, especially in boreal climate. In this thesis, I study the effect of four different preceding green manure crops (white lupin Lupinus albus, french marigold Tagetes patula, crimson clover Trifolium incarnatum and common vetch/hairy vetch Vicia sativa/V. villosa) on the AM colonization rate and diversity in onion (Allium cepa) roots and rhizosphere. White lupin does not form a mycorrhiza, unlike the other three preceding crops in the experiment. Onion is one of the most cultivated vegetable crops in Finland and is particularly dependent on its AM symbiont. My thesis is based on a field experiment executed in Natural Resources Institute Finland’s study field, in Mikkeli, eastern Finland, from 2017 to 2018. One of the four preceding crops was sowed in each cultivated row for 2017 growing season. Preceding crops were ploughed into the soil in autumn 2017. Onion was cultivated in all rows in 2018 growing season. I studied the effect of different preceding crops on the AM colonization rate in onion roots with microscopic methods. I studied the effect of preceding crops on the AM diversity in onion roots and rhizosphere with molecular methods. The preceding crop did not have an effect on the AM colonization rate, nor did it affect the AM diversity in onion roots or rhizosphere. Unlike in previous studies in warmer climates, the non-mycorrhizal preceding crop white lupin did not have a negative impact on the soil AM community. My study suggests that non-mycorrhizal preceding crops can be used in crop rotations, in the climate conditions of eastern Finland, especially in combination with mycorrhizal plants. Future studies should investigate the effect of longer crop rotations on the soil AM fungal communities.
  • Peltola, Sanni (Helsingin yliopisto, 2019)
    In recent decades, ancient DNA recovered from old and degraded samples, such as bones and fossils, has presented novel prospects in the fields of genetics, archaeology and anthropology. In Finland, ancient DNA research is constrained by the poor preservation of bones: they are quickly degraded by acidic soils, limiting the age of DNA that can be recovered from physical remains. However, some soil components can bind DNA and thus protect the molecules from degradation. Ancient DNA from soils and sediments has previously been used to reconstruct paleoenvironments, to study ancient parasites and diet and to demonstrate the presence of a species at a given site, even when there are no visible fossils present. In this pilot study, I explored the potential of archaeological sediments as an alternative source of ancient human DNA. I collected sediment samples from five Finnish Neolithic Stone Age (6,000–4,000 years ago) settlement sites, located in woodland. In addition, I analysed a lakebed sample from a submerged Mesolithic (10,000–7,000 years ago) settlement site, and a soil sample from an Iron Age burial with bones present to compare DNA yields between the two materials. Soil samples were converted into Illumina sequencing libraries and enriched for human mtDNA. I analysed the sequencing data with a customised metagenomics-based bioinformatic analysis workflow. I also tested program performance with simulated data. The results suggested that human DNA preservation in Finnish archaeological sediments may be poor or very localised. I detected small amounts of human mtDNA in three Stone Age woodland settlement sites and a submerged Mesolithic settlement site. One Stone Age sample exhibited terminal damage patterns suggestive of DNA decay, but the time of deposition is difficult to estimate. Interestingly, no human DNA was recovered from the Iron Age burial soil, suggesting that body decomposition may not serve as a significant source of sedimentary ancient DNA. Additional complications may arise from the high inhibitor content of the soil and the abundance of microbial and other non-human DNA present in environmental samples. In the future, a more refined sampling approach, such as targeting microscopic bone fragments, could be a strategy worth trialling.
  • Oinonen, Iikka (Helsingin yliopisto, 2019)
    Ympäristökasvatuksella on jo pitkään tavoiteltu laajempaa ympäristövastuullisuuden iskostumista ihmisten tietoihin, taitoihin, asenteisiin sekä käyttäytymiseen. Tavoitteiden ja toimien riittävyys on kuitenkin kyseenalaistettava, jos ympäristökasvatukselta toivotaan ratkaisuja nykyiseen ympäristökriisiin. Erityisesti ympäristökasvattajilla on kehitettävää vaikuttavuuden arvioinnin osalta, jota hyvin harva toteuttaa rutiininomaisesti. Tarkastelen tutkielmassani Keski-Suomen ELY-keskuksen rahoittamia suomalaisia ympäristökasvatus-hankkeita vuosilta 2015–2018. Aineistoni koostuu hankesuunnitelmista sekä loppuraporteista. Teoriaohjaavaa sisällönanalyysia hyödyntäen kysyn, millaisia tavoitteita hankkeilla on ja miten ne arvioivat toimiensa vaikuttavuutta. Luokittelen tavoitteita, arviointikohteita ja –menetelmiä sekä pyrin hahmottamaan kokonaiskuvan Suomen ympäristökasvatushankkeiden nykysuuntauksesta. Analysoinnin tuloksena selvisi joitain yllättäviä kohtia. Vaikka aineistossa ilmeni lähes kaikkia kirjallisuudessa mainittuja ympäristökasvatuksen tavoitteita, suurin osa hankkeiden tavoitteista oli muunlaisia. Näissä korostuivat erityisesti välilliset tai välineelliset tavoitteet, kuten erilaisten mallien ja materiaalien luominen ja levittäminen sekä hankkeen näkyvyyden ja yhteistyön parantaminen. Lisäksi suoran, ”perinteisen” ympäristökasvatuksen rinnalla ilmeni epäsuora, fasilitoiva ympäristökasvatus, jossa tavoitteena oli etenkin muuttaa opettajien opetusta sekä koulujen toimintakulttuuria. Sen sijaan hyvin harva hankkeista ilmoitti hakevansa kasvatuksen keinoin ratkaisuja nykyisiin ympäristöongelmiin. Hankkeiden vaikuttavuuden arviointi oli yleisesti hyvin puutteellista. Jos vaikuttavuutta arvioitiin, se kohdistui tyypillisesti tuotosten (output) määrälliseen tai laadulliseen arviointiin, esimerkiksi hankkeen saavuttaneen yleisömäärän tilastointiin. Painottuminen johtunee siitä, että vaikuttavuuden arviointia pidetään yleisesti vaikeana, ja että ELY-keskus painottaa jossain määrin tuotosten laatimista rahoituksen hakuohjeissaan. Lähes jokaisella hankkeella oli vaikeuksia tavoitteiden ja vaikuttavuuden arvioinnin välisen linjakkuuden toteutumisessa. Tutkimalla laajaa ympäristökasvatustoimijoiden joukkoa on mahdollista havaita erilaisia puutos- ja painotusalueita. Tulosten perusteella ympäristökasvattajien tulisi enemmän pohtia kasvatuksensa lopullisia päämääriä ja miten he voisivat arvioida työnsä pidempiaikaisia vaikutuksia. Rahoituksella olisi myös potentiaalia ohjata ympäristökasvatusta haluttuun suuntaan, erityisesti vaikuttavuuden arvioinnin yleistymiseen.
  • Michalowski, Piotr (Helsingin yliopisto, 2019)
    The TrkB signaling pathway plays an important role in synaptic transmission and plasticity. Synaptic plasticity is disrupted in many neurological disorders, such as major depression and dementia. A number of studies indicate that TrkB (tropomyosin-related kinase B) signaling is required for the therapeutic effects of antidepressants. Both conventional and rapid-acting antidepressants encompass the TrkB pathway but the underlying mechanism of this remains unknown. Recent studies have, however, revealed an intriguing link between emergence of slow wave EEG activity (SWA) or sedation and the TrkB pathway. Notably, various anesthetics and sedatives (e.g. isoflurane and medetomidine) that increase SWA concomitantly induce TrkB signalling, and this seems to happen independently of BDNF (brain-derived neurotrophic factor), the primary ligand of TrkB. Given the ability of Src kinase to transactivate TrkB in vitro, we have examined the acute effects of medetomidine and isoflurane on SrcY416 and TrkBY816 phosphorylation in the adult rodent cortex and hippocampus by using Western blotting. Pyrazolopyrimidine 2 (PP2), a Src kinase inhibitor, was implemented in order to inhibit TrkB signalling pathway induced by medetomidine. The study was further extended to sleep deprivation experiments to investigate the effects of deep sleep on the Src and TrkB protein phosphorylation. Phosphorylation of GSK3βS9, another important molecular event coupled with antidepressant effects, was also investigated. The results indicate that both isoflurane and medetomidine activate Src kinase and TrkB signalling pathway. Such an effect was not, however, seen in the PP2 study and thus we failed to confirm the mechanistic connection between Src and TrkB. A trend in the phosphorylation of TrkB, Src and GSK3β was found in the brain samples collected after 15 minutes of recovery sleep, suggesting that TrkB signalling is also facilitated during physiological SWA. In conclusion, these results reinforce the hypothesis that SWA occurs simultaneously with TrkB signaling. Future studies are required to test the involvement of Src kinase in this phenomenon.
  • Markula, Anette (Helsingin yliopisto, 2019)
    Interdisciplinary studies are currently an important topic in education. One reason behind this is the idea that students should learn 21st century skills, such as critical thinking, communication and problem-solving skills for their future careers. Interdisciplinary education has also been shown to increase students’ interest towards natural sciences. Furthermore, organizing cross-curricular learning units has become compulsory at a curricular level in Finland and other countries. Project-based learning is a widely supported teaching method in which learning is organized around projects. It is also a natural method to carry out interdisciplinary learning units. Project-based learning is usually defined by its characteristic features, and its successful implementation requires the teacher to have a good knowledge of them. However, these characteristics tend to be unknown for teachers. Research has also shown that teachers’ conceptions of what interdisciplinary education and project-based learning are, tend to vary. As such, it has been noted in the literature that there is a need to offer training and materials for the implementation of interdisciplinary and project-based learning for in-service teachers. Although MOOCs (Massive Open Online Courses) have a lot of potential as a means of professional development, they are rarely planned to serve primarily as in-service teacher training. Empirical research into their design is also scarce. The main aims in this study were to 1) provide more information about interdisciplinary education within biology education 2) develop a MOOC for the professional development of biology teachers on the topic of interdisciplinary education and project-based learning. In addition to that the study aimed to develop the StarT programme of LUMA Centre Finland. The study was carried out as design-based research. The main research question that directed the design process was: what should a MOOC that supports teachers to carry out interdisciplinary project-based learning within the theme “nature and environment” in biology be like? Nature and environment was chosen as the context of the study as from the perspective of biology education it offers an important and current topic for interdisciplinary project units. The main research question was approached through a theoretical and empirical problem analysis. Theoretical problem analysis focused on researching the question in earlier literature, and the empirical problem analysis was carried out as a case study in which qualitative data was studied through deductive content analysis. The materials studied in the empirical problem analysis were project-based learning units of comprehensive schools and high schools. Their project units were studied through the following research questions: 1. How did teachers and students carry out the characteristics of project-based learning in the context of the theme nature and environment in biology? 2. How is biology taught in an interdisciplinary way in the theme nature and environment? The first question was studied through the characteristics that were identified for project-based learning in the theoretical problem analysis, and the second by looking at which subjects collaborated with biology, how the collaboration was carried out and how the learning communities experienced it. The goal was to find a) challenging characteristics of project-based learning and interdisciplinary education that should be considered the design of the MOOC b) good examples from the studied learning communities to be shared on the MOOC. The study subjects consisted of 12 learning communities who had participated in the international StarT programme of LUMA Centre Finland. In accordance with earlier studies, also the subjects of this study struggled especially with driving questions, the unity of the project activities and in using the projects as a means to learn central contents. Scientific practices were visible well apart from students’ questions, but it could not be defined how strongly student-led the inquiry was. The connection between instructions of StarT and the characteristics of project-based learning that were well represented in the materials seemed evident: collaboration, sharing results, end products and using technology were all visible throughout the analyzed learning communities. However, the materials offered little information about how the collaboration between different subjects was carried out in practice. The study indicated also that students and teachers paid attention to different aspects of the learning taking place in project-based learning, and that teachers might include topics of certain subjects into the project units without realizing it. This should be further researched, however. The issues identified in the problem analyses were used to design an international MOOC that is suitable especially for biology teachers. The course ”Project-based learning and the theory behind it – create your own project!” was created on the Moodle-platform of the University of Helsinki. In addition to this, a phased model for creating professional development in a situation where the studied materials can be used both to direct the design process and as materials on the course was created. The framework that was created for the analyses in this study can also be further used and developed to study how characteristics of project-based learning are represented in other cases where teachers’ and students’ project units are being studied. The study provided also new information about what is possible and feasible to study from the materials of StarT. New information was provided also of the project-based learning that takes place at the schools of the StarT participants, as they have not been researched from the perspective of the characteristics of project-based learning earlier.
  • Harmoinen, Katri (Helsingin yliopisto, 2019)
    New Zealand is an isolated landmass laying in the Southwest Pacific waters, far away from any major islands or continents. It was the last major landmass to be colonized by people, discovered by the first Polynesian explorers around a thousand years ago. Historically, New Zealand lacked all native mammals (apart from three species of bats) and so has developed a plethora of bird species and other endemic wildlife. The absence of mammalian predators, combined with the continuous isolation for millions of years, has led the evolution of some very unique and charismatic species. One of these species is the iconic symbol of New Zealand – the kiwi (Apteryx spp). The biggest challenge to the New Zealand wildlife has been the introduction of mammalian species to the New Zealand ecosystem. There are 25 species of introduced mammals in New Zealand today that are regarded as pests. The devastation caused by these species is the main cause for the dramatic decline of the endemic New Zealand wildlife, including the iconic kiwi. Nationally, kiwi continue to decline by more than 2% annually and there are estimates of the species going extinct from the wild within 50 years. Since the first more permanent human settlement, more than 50% of the New Zealand breeding birds have gone extinct. In this thesis, the relation between kiwi and introduced mammalian species around the township of Whakatāne, New Zealand, was studied. During summer 2018-2019, three out of eight monitored kiwi chicks were predated by a suspected mustelid/mustelids and DNA swabs were obtained from the bite sites. Volunteer pest trappers were then asked to bring in all their catches in an attempt to catch the individual/individuals responsible for the predations. Molecular tools including microsatellites were used to create ID profiles in an attempt to match the profiles to those obtained from the kiwi chicks. In the second part of the study, the stoats’ stomachs were analysed as part of a diet study. A new, kiwi specific DNA probe was trialled and the remaining stomach contents were sequenced for other native wildlife species. Out of the three predated kiwi chicks, all of them were confirmed to be stoat predations. Unfortunately, none of the stoat ID profiles obtained matched the profile of the kiwi chick Ranui who was the only chick a good micro-satellite profile was obtained for. This confirmed that the stoat/stoats responsible for the predation of Ranui was not caught as part of this study. In the diet part of this thesis, we trialled the kiwi specific probe but could not identify any kiwi DNA in the stoat stomach contents. The DNA sequencing however revealed five other species: tomtit (lat. Petroica macrocephala, 100%), common chaffinch (lat. Frigilla coelebs, 100%), tui (lat. Prosthemadera novaseelandiae, 96%), European hare (lat. Lepus europaeus,100%) and copper skink (lat. Cyclodina aenea, 100%). These findings shed new light on the extent introduced mammalian species contribute to the species loss taking place in the New Zealand forests today. The use of molecular techniques and tools in conservation offers an often faster, cost-efficient and more reliable alternative to traditional monitoring methods of introduced species. The rapid development of these tools has seen New Zealand taking critical steps towards one day becoming predator free. The ambitious goal to rid New Zealand of target introduced species (mustelids, possums and rats) by year 2050 (Predator Free 2050), has been compared as the New Zealand equivalent of putting the man on the moon.
  • Maran, Suveda Vignesh (Helsingin yliopisto, 2019)
    Extracellular vesicles (EVs) are a diverse set of cell-derived membranous vesicles which have exosomes or small EVs (40 -200nm) ,large EVs (>200 nm) and larger apoptotic bodies/oncosomes (>1000 nm). They are present in most biological fluids, such as blood, sweat, and urine etc. EVs are expressed by almost all cells.Recent evidence suggests that EVs are a form of cellular communication, resulting in an intensive investigation of their role in different biological processes and also due to their biomarker potential. Ultracentrifugation (UC) is the standard method used for the isolation of EVs from different biological fluids. UC has some limitations related to laborious operation and scalability issues. Hence, there is a need for new methods for the isolation of EVs.Nanocellulose(NC) is a biopolymer obtained from wood biomass and has the ability to be functionalised with various chemical groups on its surface. The chemical groups alter the surface properties of NC for usability in different applications. Currently, It finds extensive use in different biomedical applications due to its unique physicochemical properties. The aim of the thesis is to evaluate the use of functionalised nanocellulose (FNC) as a novel alternative compared to the standard method of ultracentrifugation in the isolation of EVs from conditioned cell culture media. Cancer cell lines and mesenchymal stromal cells (MSCs) were grown in EV-depleted cell culture media after expansion in cell culture media. The EV-depleted media was collected from the cells after 48 hours and further processed by filtration to obtain the necessary conditioned cell culture media for EV isolation. Extracellular vesicles were isolated from the conditioned cell culture media by using UC and FNC. The isolated EVs from both methods were characterised and evaluated based on their different parameters using Bicinchoninic Acid (BCA) assay, Transmission Electron Microscopy (TEM), Nanoparticle Tracking Analysis (NTA), and Western Blot. The EVs isolated by FNC were smaller in size with few vesicle-like structures around 20-40 nm compared to EVs isolated by UC 60-200nm. Most EVs isolated by UC had a higher particle-to-protein ratio which indicated more purity and reduced levels of non-vesicular contaminants in the EV isolations. The EVs isolated by FNC for many samples had a low particle-to-protein ratio indicating potentially higher levels of non-vesicular contaminants being present. Hsp70, a surface marker of EVs and soluble stress protein was observed in EVs obtained from a primary MSC and another cancer cell line among all the isolation methods. No contamination from Endoplasmic reticulum(ER) components was observed in any of the samples. The EVs isolated by FNC could not be analysed more thoroughly by some of the characterisation methods due to issues such as lack of standardised sample preparation protocols, possible interference from isolation components and sample variations. The isolation method will really benefit from further optimisation of sample preparation steps and the adoption of alternative characterisation methods for evaluation. A narrower research question with focus on FNC-EDA isolation of EVs from HOS-143B and AT-MSC will be an excellent starting point for more detailed investigations.The availability of different surface modifications, faster processing and more research on the isolation mechanism will make this novel method a great alternative to UC for isolation of EVs.
  • Survo, Suvi (Helsingin yliopisto, 2019)
    Erään toimintansa lopettaneen vaneritehtaan tukkien hautomoaltaan pohjasedimentti oli aiempien tutkimusten mukaan pilaantunut voimakkaasti mineraaliöljyllä, jonka arveltiin olevan peräisin tukkinosturin hydrauliikkaöljystä. Sedimenttinäytteiden kromatogrammit eivät kuitenkaan vastanneet täysin minkään tunnetun öljystandardin profiilia. Siksi epäiltiin, että sedimentin sisältämät luonnonaineet, kuten puun uuteaineet, häiritsevät öljyanalyysiä. Tutkimuksen tavoitteena oli tunnistaa alustavasti sedimentin sisältämiä hiilivetyjä kemiallisten analyysien ja biotestien avulla ja siten selvittää, mistä hiilivedyt olivat peräisin. Hypoteesina oli, että hiilivedyt olivat biogeenisiä yhdisteitä. Tutkimusta varten hautomoaltaasta otettiin kaksi sedimenttinäytettä ja lisäksi kuorinäyte sedimentin päällä olleesta kuorikerroksesta sekä maaperänäyte tukkinosturin juurelta. Näytteiden sisältämiä yhdisteitä ja niiden toksisuutta tutkittiin vaikutusperustaisen analyysin avulla, joka yhdistää fraktioinnin, kemialliset analyysit ja biotestit. Lisäksi analysoitiin dieseliä ja lisäaineetonta voiteluöljyä sisältävä tuore mineraaliöljynäyte. Sen avulla selvitettiin, mihin fraktioihin öljyhiilivedyt menevät, miten öljyhiilivedyt käyttäytyvät vaikutusperustaisessa analyysissä ja miten suuren toksisuuden ne aiheuttavat tutkittaviin sedimentti-, kuori- ja maaperänäytteisiin verrattuna. Näytteet analysoitiin SFS-EN ISO 16703 mukaisella öljyanalyysilla, jotta tuloksia voitiin vertailla aiempiin tuloksiin. Vaikutusperustaista analyysia varten näytteet fraktioitiin viiteen fraktioon, joiden lisäksi analysoitiin kokonaisnäytteet. Alustava tunnistus tehtiin non-target analytiikalla. Akuutin toksisuuden testieliöinä käytettiin Aliivibrio fischeri -valobakteeria ja Daphnia magna -vesikirppua. Alustavan tunnistuksen mukaan näytteet sisälsivät hartsihappoja, niiden muuntumistuotteita sekä muita puun uuteaineita. Toksisimmat fraktiot sisälsivät alkyylifenantreeneihin kuuluvaa reteeniä. Näytteiden ei sen sijaan havaittu sisältävän mineraaliöljyä. Tutkimuksen tulokset osoittivat vaikutusperustaisen analyysin toimivuuden monimutkaisen sedimenttinäytteen sisältämien hiilivetyjen alustavassa tunnistamisessa ja toksisuuden selvittämisessä. Tulosten perusteella puun uuteaineet uuttuvat standardin mukaisessa öljyanalyysissä ja käyttäytyvät öljyhiilivetyjen tavoin, jolloin ne voivat nostaa näytteen hiilivetypitoisuutta. Tästä voi seurata turhia kunnostustoimenpiteitä. Standardin mukainen öljyanalyysi ei siksi sovellu näytteille, jotka sisältävät runsaasti orgaanista ainesta. Analyysimenetelmiä tulee kehittää, jotta biogeeniset yhdisteet voidaan luotettavasti tunnistaa orgaanista ainesta sisältävistä näytteistä ja erottaa kvantitatiivisesti öljyhiilivedyistä.
  • Wong, Carlton (Helsingin yliopisto, 2019)
    Meningeal lymphatics vessels (mLVs), the recently characterized lymphatics in the central nervous system (CNS), provide a link between the adaptive immune system and the CNS. mLVs could be important for the activation of T cell-mediated adaptive immune response, by draining antigens from the brain to the deep cervical lymph nodes, where they are presented to T cells. In traumatic brain injury (TBI), we hypothesized that the activation of self-reactive T cells (i.e., T cells able to recognize self, brain-derived antigens and promote an immune reaction), possibly underlies the pathogenesis of the disease. In order to test this hypothesis and to decipher the specific role of mLVs in the modulation of T cell-mediated neuro-immune response after TBI, we ablated the existing mLVs in adult male C57BL/6OlaJ mice (with the use of the AAV-mVEGFR3 1-4 Ig vector), induced TBI with controlled cortical impact, and examined the motor function of the mice and the activation of different T cell populations in the brain, as well as in the secondary lymphoid (spleen and lymph nodes – LNs) and non-lymphoid organs (meninges). Our data showed that the T cell-mediated adaptive neuro-immune response in TBI was unaffected by the depletion of mLVs. Our results, however, are preliminary, due to the limited sample size used in this study, which reduces the statistical power and restricts our ability to conclude for the effect of mLV depletion on TBI recovery.
  • Sofieva, Svetlana (Helsingin yliopisto, 2019)
    Nemaline myopathy (NM) is a rare congenital disorder, the most common of congenital myopathies. It affects primarily the skeletal muscles and it is recognised by nemaline bodies in muscle tissue samples and muscle weakness. Mutation of eleven genes are known to lead to NM and the most frequent disease-causing variants are either recessive NEB variants or dominant ACTA1 variants. Variants in NEB are thought to be well tolerated and only 7% of them are hypothesized to be pathogenic. Over 200 pathogenic NEB-variants have been identified in Helsinki and the majority occurred in patients as a combination of two different variants. The missense variants were speculated to have a modifying effect on pathogenicity by affecting nebulin-actin or nebulin-tropomyosin interactions. Nebulin is a gigantic protein coded by NEB and is one of the largest proteins in vertebrates. It is located in the thin filament of the skeletal muscle sarcomere. Enclosed by terminal regions, nebulin has an extensive repetitive modular region that covers over 90% of the protein. The repetitive zone comprises of 26 modules called super repeats (SR). SRs consist of seven simple repeats. There are seven conserved SDXXYK actin-binding sites at each super repeat, one per simple repeat, and one conserved WLKGIGW tropomyosin-binding site. Due to its enormous size and highly repetitive sequence, nebulin is one of the least studied proteins in vivo, in vitro or in silico. In the NM patient database used for this study, there are 70 families with verified pathogenic mutations and in 30 of them, there were additional missense variants in NEB. These missense variants can be pathogenic modifying factors or have no impact on the phenotype. Seven missense variants were selected to study the effect of these mutations on actin-binding capacity compared to wild-type nebulin using the SR panel constructed previously by Laitila and Lehtonen. Also, due to the differences in actin-binding capacity of SRs compared to each other, one of the aims was to determine whether corresponding mutations in different SRs would have a similar or different effect on actin-binding capacity. For this aim, one missense mutation in the strongly actin-binding SR 1, and one in the weakly actin-binding SR 7 were selected from the NM database, and corresponding variants were created. Also, an in-frame deletion in SR7 found in the ExAC database and the corresponding mutation in SR1 were constructed for this study. The actin-binding strength was determined using actin co-sedimentation assay and actin affinity assay. The results for co-sedimentation assay indicate that missense variants can have an effect on nebulin-actin interactions and, therefore, can be a possible cause for NM. The corresponding mutations had no correlation in their effect on actin-binding strength, just the opposite. S1-m-2 decreased actin-binding strength of SR1 and S7-m-2 had no effect on SR7. Likewise, S7-m-1 and S7-del-1 decreased actin-binding strength of SR7 and corresponding mutations had no effect on SR1. The selected missense mutations found in NM patients in SRs 2 and 4 decreased actin-binding strength, if located at the actin-binding sites and in SR 10 increased the actin-binding strength, if located at the actin-binding site. The change in actin binding strength was defined as significant if the P-value was below 0.005. The more accurate affinity assay was performed as a trial only for S16 and S16-m-1, a variant at a tropomyosin-binding site close to an actin-binding site. It indicated a difference in actin-binding affinity missed by the actin co-sedimentation assay. The results are preliminary, but show big promise and should be optimized and implemented in the future missense mutation affinity studies. In an attempt to understand if the effect missense mutations have on nebulin-actin interaction is based on the change in nebulin structure, the 3D-structure of each produced fusion protein was predicted in silico. Considering that the variants were produced as GST-fusion proteins, the position and effect of GST in them is also a point of interest. In order to predict the structure of these large proteins, a combined approach was implemented using I-TASSER (Iterative Threading ASSEmbly Refinement) software. The software uses ab initio modeling, threading methods and atomic-level structure refinement to build an accurate 3D-model of a protein from sequence. According to the predicted 3D models of the fusion proteins, the GST-part of the proteins folds into a globular structure and acts as a core around which the nebulin fragments fold. The GST does not bind to actin and is positioned on the inside, which indicates minimal effect on nebulin-actin interaction, but may be a reason for an alternative nebulin fragment folding. The accuracy of the default set of programs in software does not give the definitive answer of the possible effect missense mutations can have on structural changes. However, I-TASSER approach for 3D-modeling is promising with further software optimization and can possibly serve as an effective bioinformatic tool in the future.
  • Koutonen, Heini (Helsingin yliopisto, 2018)
    Globaali väestönkasvu ja lisääntyvä kulutus ovat johtamassa muiden ongelmien ohella luonnonvarojen ehtymiseen ja maa- ja vesiekosysteemien saastumiseen. Eräs tapa ratkaista näitä ongelmia on siirtyä kohti resurssitehokkaampaa kiertotalousperiaatteiden mukaista luonnonvarojen käyttöä. Sekä taloudellisten ohjauskeinojen kautta syntyvät kannustimet että yritysten oma aloitteellisuus ovat keskeisiä kiertotalouden mukaisiin toimintatapoihin siirtyessä. Kokonaisvaltaisen muutoksen edistymistä helpottavat konkreettiset kiertotalouden indikaattorit ja mittaustavat. Ramboll Finland Oy:n ja Luonnonvarakeskuksen luoma alueellinen resurssivirtamalli huomioi kattavasti sekä raha- että materiaalimääräisten resurssien liikkeet tarkastelualueella. Tämän tutkielman tavoitteena on laajentaa kyseistä mallia ottamaan huomioon myös yksittäisen yrityksen näkökulma. Tutkimuksessa noudatettiin konstruktiivista lähestymistapaa, jossa luotiin alueelliseen resurssivirtamalliin uusi ulottuvuus yritystason analyysin muodossa. Keskeisenä menetelmänä käytettiin alueellista ympäristölaajennettua panos-tuotosanalyysiä. Tutkielmassa kehitettiin teoreettinen yritystasolle laajennettu alueellinen resurssivirtamalli, jonka toimintaa testattiin numeerisesti Lapin maakunnan kattavasti käyttäen esimerkkiyrityksenä kuvitteellista paperiteollisuuden yritystä. Muodostettuun malliin kytkettiin kiertotaloutta edistäviä taloudellisia ohjauskeinoja, joita olivat maa-ainesvero, vedenottovero, vedenkäyttövero, sekä arvonlisäverokannan lasku valituilla toimialoilla. Lisäksi tutkittiin yrityksen oma-aloitteista muutosta energianlähteiden käytössä. Mallilla pystyttiin havainnollistamaan, kuinka alueen raha- ja materiaalimääräiset resurssivirrat muuttuvat uuden yrityksen tullessa alueelle. Lisäksi muodostetun mallin avulla pystyttiin tarkastelemaan kiertotaloustoimien vaikutuksia sekä yrityksen että aluetalouden raha- ja materiaalimääräisiin resurssivirtoihin. Tutkielman tulosten mukaan ohjauskeinojen vaikutukset sekä yrityksen että alueen talouteen jäivät varsin pieniksi. Ympäristövaikutusten mallinnuksessa huomattiin, että mallin jatkokehittelyssä tulee tehdä rahamääräisen kokonaistuotannon irtikytkentä ympäristövaikutuksista todenmukaisempien tulosten saamiseksi. Vastaava malli voidaan tutkielmassa käytetyllä menettelyllä muodostaa kuvaamaan haluttua aluetta ja siihen voidaan kytkeä minkä tahansa yrityksen tiedot.
  • Qureshi, Talha (Helsingin yliopisto, 2019)
    The TTN gene encodes a giant muscle protein called titin that regulates the function of muscle sarcomere and interacts with several other muscle proteins. Mutations in TTN are associated with a broad range of skeletal and cardiac muscle disorders termed titinopathies. Previous studies have shown the importance of unusual TTN splicing events in patients with TTN-related cardiomyopathies and muscular dystrophies. In this project, we characterized eight TTN splicing variants to further expound on the pathogenesis of titinopathies and to enhance the diagnostic accuracy for patients with TTN mutations. In addition, we also made a comparative analysis of five different RNA/cDNA sequencing techniques to extrapolate on which approach is most suitable to study splicing variants in TTN gene. Skeletal muscle samples of six patients were analyzed in this study who were previously detected with TTN variants in a compound heterozygous state from a targeted next-generation sequencing assay. Our results from traditional Sanger sequencing methods, second-generation (Illumina RNA-Sequencing) and third-generation sequencing (Single-molecule real-time sequencing) methods showed distinct splicing events in the form of partial or complete exon skipping, intron retention, and in few instances showed multiple splicing effects rendered by a single variant. Complying with the guidelines of the American College of Medical Genetics and Genomics and the Association for Molecular Pathology, the splicing variants were classified as pathogenic, likely pathogenic or variant of uncertain significance primarily on the basis of our experimental data. To address which sequencing method is most promising for analyzing TTN splicing variants, Illumina RNA Sequencing is very efficient, though, the combination of Illumina RNA Sequencing with long-read sequencing could be ideal. Our results further demonstrate that a near full-length titin is vital for survival until birth, and further studies are needed to understand the pathophysiology mechanism of congenital titinopathies.
  • Taskinen, Juuso (Helsingin yliopisto, 2019)
    Human umbilical vein endothelial cells are responsible for maintaining and forming new vessels from existing ones, in a biological process called sprouting angiogenesis. Sprouting angiogenesis is a crucial mechanism for the resolution of hypoxia and normal development of tissues. It also plays a key role in internal plague hemorrhages, which can lead to embolisms and other cardiovascular complications. Angiogenesis is also crucial for cancer development. Sprouting angiogenesis is initiated by hypoxic tissue excreted vascular endothelial growth factor gradient, which induces normal endothelial cells into either a proliferative stalk cell or a signal sensing tip cell phenotype. Both of these cell types depend on the rapid flow of lipids to their plasma membrane, either to form plasma membrane protrusions in tip cells or as new plasma membrane material in dividing stalk cells. This flow is envisioned to involve both vesicle-mediated and non-vesicular mechanisms. A major non-vesicular route of lipid transfer occurs at membrane contact sites via lipid transport proteins. Furthermore, lipids can be transported to the plasma membrane by the direct fusion of vesicles or endosomes with the plasma membrane This thesis set out to explore the role of two membrane contact site proteins, oxysterol-binding protein- related protein 2 and protrudin, in angiogenesis and lipid transfer. Their role was examined by RNA-sequencing transient knock-down samples of these proteins in HUVECs. The RNA-sequencing data was examined by differential expression, gene ontology overrepresentation and gene set enrichment analyses. Gene expression analysis provided almost 10 000 significantly changed transcripts (adjusted p-values < 0.05), in each silenced cell type. The distribution of differentially expressed genes in oxysterol-binding protein- related protein 2 silenced cells, is skewed toward negative fold changes, whereas the distribution of differentially expressed genes in protrudin silenced samples is normally distributed. The results also show significant changes in gene ontologies related to proliferation, cell cycle, angiogenesis as well as hypoxia in both sample types. Gene set enrichment analysis showed upregulation in angiogenesis related pathways, such as the PI3K-Akt and MAPK pathways, in both samples. Significant downregulation was present in cell cycle related pathways and cholesterol biosynthesis pathway in both ORP2 and protrudin silenced samples.
  • Deb, Debashish (Helsingin yliopisto, 2019)
    There is significant reduction in number of approved drugs for acute myeloid leukemia in recent years. Partially it may be due to the failure of discovery and validation approach to new drugs as well as the complexity of the disease. Ex vivo functional drug testing is a promising approach to identify novel treatment strategies for acute myeloid leukemia (AML). In ideal condition, an effective drug should eradicate the immature AML blasts, but spare non-malignant hematopoietic cells. However, current strategies like conventional cell viability assay fail to measure cell population-specific drug responses. Hence, development of more advanced approaches is needed. Using multiparameter, high-content flow cytometry (FC), we simultaneously evaluated the ex vivo sensitivity of different cell populations in multiple (10) primary AML samples to 7 FDA/EMA-approved drugs and 8 drug combinations. Amongst the 7 tested drugs, venetoclax, cytarabine and dasatinib were very cytotoxic with venetoclax had the highest blast-specific toxicity, and combining cytarabine with JAK inhibitor ruxolitinib effectively targeted all leukemic blasts but spared non-malignant hematopoietic cells. Taken together, we show that the ex vivo efficacy of targeted agents for specific AML cell population can be assessed with a cell phenotype, FC-based approach. Furthermore, we put an effort to analyze the potential of this assay and biomarkers to predict the clinical outcome of individual patients and future perspectives.
  • Paranko, Birgitta (Helsingin yliopisto, 2019)
    Introduction and aims. Multiple different neurobiological alterations have been hypothesized to underlie Major Depression Disorder (MDD), but no unifying theory exists to explain the mechanisms of the disorder. The aberrant brain dynamics in MDD can be seen in the alterations of long-range temporal correlations (LRTCs), which have been proposed to be an indication of criticality in healthy brain. Alterations in LRTCs have been suggested to reflect deficiencies in excitation-inhibition (E/I) balance, neuromodulation or connectivity patterns, which have also been proposed to be the underlying mechanisms of MDD. There has been controversy whether the pathology is related to attenuated or increased LRTCs, and the sources of altered brain dynamics have not yet been localized. The aim of this study was to find in which frequency bands and where in the brain the neuronal LRTCs are altered in MDD on source level. In addition to analyzing the correlations between neuronal LRTCs and depression severity in parcel level, we studied correlations in functional networks to get a better understanding of the system level alterations in MDD. We also studied whether behavioral LRTCs correlate with depression severity or with behavioral performance. Methods. We investigated the long-range temporal correlations in a cohort of 19 depressed subjects by using magnetoencephalography (MEG) for recording brain activity during resting state and response inhibition task and performed DFA analysis on the amplitude envelopes of cortical oscillations. The depression severity was measured with BDI-21 questionnaire. Results and conclusions. We found the LRTCs to be positively correlated with depression severity in the alpha frequency band (8–12Hz) predominantly in the limbic system that underlies emotional control. This result was supported by the parcel level analysis in which correlations between alpha band LRTCs and depression severity were observed in the orbitofrontal cortex and temporal pole, indicating that the hyper-activation of limbic system could explain the negative bias characteristic to depression. Positive correlations were also found in frontoparietal, ventral, and dorsal attentional networks that support cognitive control. Alpha band LRTCs correlated also with behavioral LRTCs during both resting state and task conditions. However, we observed more wide-spread correlations between alpha range LRTCs and depression severity than between neuronal LRTCs and behavioral LRTCs. Behavioral LRTCs correlated with depression severity, but not with behavioral performance. These results indicate that depression is characterized by vast alterations in the brain dynamics and imply that the wide range of different symptoms in MDD could be explained by alterations in the excitation/inhibition balance in the limbic system and cognitive networks.