Sovelletun fysiikan alaan kuuluva väitöskirja tarkastetaan luonnontieteiden, metsätieteiden ja tekniikan tiedekunnassa. Tilaisuutta voi seurata Kuopion kampuksella.
Mikä on väitöstutkimuksesi aihe? Miksi aihepiiriä on tärkeää tutkia?
Väitöstutkimukseni aihe on mustat huokoiset piinanohiukkaset kohdennetussa fototermisessä syöpähoidossa. Fototermisessä terapiassa valoa absorboivat nanohiukkaset kerääntyvät syöpäkasvaimeen passiivisesti verenkierron mukana ja laserilla valaistut nanohiukkaset lämmittävät kohdentamiaan syöpäsoluja aiheuttaen solukuoleman. Nanohiukkasten kohdentumista syöpäsoluihin voidaan parantaa kohdesyöpäsoluista eristetyllä solukalvolla nanohiukkasia päällystämällä. Perinteisiin kemo- ja immunoterapioihin verrattuna fototermisellä terapialla voidaan minimoida hoidoista aiheutuvia sivuvaikutuksia ja kohdentaa hoito paremmin syöpäkasvaimeen. Tässä tutkimuksessa tutkittiin mustia huokoisia piinanohiukkasia niiden hyödyllisten ominaisuuksien vuoksi. Ne ovat bioyhteensopivia ja absorboivat hyvin laserin valoa, mikä on eduksi fototermisessä terapiassa. Tutkimuksen tavoitteena on kehittää tehokas, lääkkeetön, mustiin huokoisiin piinanohiukkasiin perustuva fototerminen hoito syöpää vastaan.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tulokset tai havainnot?
Väitöstutkimukseni ensimmäisessä osatyössä tutkittiin mustien huokoisten piinanohiukkasten jakaumaa hiirten elimistössä suonensisäisen annostelun jälkeen. Työssä havaittiin, että nanohiukkaset kerääntyivät tehokkaasti syöpäkasvaimeen verenkierron mukana. Tulos toimi pohjana myöhemmille tutkimuksille.
Toisessa osatyössä mustia huokoisia piinanohiukkasia hyödynnettiin fototermisessä terapiassa ja terapian vaikutuksia arvioitiin lämpöannoksen avulla. Kriittinen lämpöannos oli 70 minuuttia, jonka jälkeen puolet soluista kuolivat. Tulevaisuudessa lämpöannoksen avulla voidaan helposti vertailla fototermisen terapian vaikutuksia.
Viimeisessä osatyössä mustia huokoisia piinanohiukkasia päällystettiin syöpäsoluista eristetyllä solukalvolla, jotta nanohiukkasten kohdentumista kasvaimeen saatiin parannettua. Kontrolloimalla fototermisen terapian lämpötilaa syöpäsoluissa indusoitiin immunogeeninen solukuolema ja säädeltiin MYC-onkogeenin ilmentymistä. Korkeampiin ja matalampiin lämpötiloihin verrattuna 50 °C oli optimaalinen, sillä MYC:n ilmentyminen nousi 46 °C:ssa, mutta laski 50 °C:ssa, vaikka molemmat lämpötilat indusoivat immunogeenisen solukuoleman syöpäsoluissa. Eläinkokeet vahvistivat, että 50 °C sekä hillitsi syövän kasvua että sai aikaan immuunivasteen.
Väitöstutkimukseni antaa uusia mahdollisuuksia kohdennettuun syöpähoitoon hyödyntämällä mustia huokoisia piinanohiukkasia fototermisessä terapiassa
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tutkimusmenetelmät ja -aineistot?
Tein väitöstutkimukseni farmaseuttisen fysiikan tutkimusryhmässä, teknillisen fysiikan laitoksella. Tutkimuksessa valmistettiin mustia huokoisia piinanohiukkasia, joiden fysikokemiallisia ominaisuuksia, kuten kokoa, varausta ja koostumusta tutkittiin dynaamisen valonsironnan, elektronimikroskopian, termogravimetrian ja Fourier muunnos infrapunaspekroskopian avulla.
Nanohiukkasten turvallisuutta tutkittiin solujen elinkykyä mittaamalla luminesenssiin perustuvalla menetelmällä ja nanohiukkasten kykyä kohdentua syöpäsoluihin tutkittiin fluoresenssimikroskopian avulla. Solujen immunogeenistä kuolemaa fototermisen terapian jälkeen tutkittiin kuvaamalla fluoresenssimikroskoopilla fluoresoivilla markkereilla merkittyjä HMGB1- ja kalretikuliini-proteiineja tuottavia soluja.
Lisäksi tutkittiin MYC-onkogeenin ilmentymistä Western blot -menetelmällä. Hiirillä toteutetuilla eläinkokeilla tutkittiin fototermisen terapian tehoa mustien huokoisten piinanohiukkasten avulla syöpäkasvaimen kasvun hillitsemisessä ja immuunivasteen aikaansaamisessa.
FM Emilia Happosen sovelletun fysiikan alaan kuuluva väitöskirja Photothermal therapy with black porous silicon nanoparticles for targeted cancer treatment (Mustat huokoiset piinanohiukkaset kohdennetussa fototermisessä syöpähoidossa) tarkastetaan luonnontieteiden, metsätieteiden ja tekniikan tiedekunnassa, Kuopion kampuksella. Vastaväittäjänä toimii Associate Professor Sabine van Rijt, Maastricht University, ja kustoksena yliopistotutkija Wujun Xu, Itä-Suomen yliopisto. Tilaisuuden kieli on englanti.
Lisätietoja:
Emilia Happonen, emilia.happonen@uef.fi
