Neurotieteiden alaan kuuluva väitöskirja tarkastetaan terveystieteiden tiedekunnassa Kuopion kampuksella. Tilaisuutta voi seurata myös verkossa.
Mikä on väitöstutkimuksesi aihe? Miksi aihepiiriä on tärkeää tutkia?
Väitöskirjatutkimuksen tavoitteena oli tunnistaa verenkierrosta molekulaarisia biomarkkereita, joiden avulla voitaisiin arvioida traumaattisen aivovamman vakavuutta ja ennustaa epilepsian kehittymistä aivovamman jälkeen. Traumaattinen aivovamma on ulkoisen voiman aiheuttama muutos aivojen toiminnassa, ja aivovammoja on arvioitu tapahtuvan maailmanlaajuisesti noin 60–70 miljoonaa joka vuosi. Liikenneonnettomuudet, kaatumiset ja putoamiset ovat aivovamman yleisimpiä aiheuttajia. Aivovamman saaneilla potilailla on kohonnut riski sairastua posttraumaattiseen epilepsiaan (PTE). Mitä vakavampi vamma, sitä suurempi on riski PTE:n kehittymiselle. Suurin osa aivovammoista on lieviä, mutta PTE voi kehittyä myös lievän aivovamman jälkeen. PTE:n kehittymiseen johtavan prosessin eli epileptogeneesin estämiseksi ei tällä hetkellä ole olemassa hoitokeinoja. Hoitokeinojen kehittämistä voitaisiin tehostaa, jos löydettäisiin biomarkkereita, joiden avulla voitaisiin tunnistaa potilaat, joilla on kohonnut riski PTE:n kehittymiselle.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tulokset tai havainnot?
Tutkimme aivovamman aiheuttamia muutoksia veriplasman mikroRNA-profiilissa PTE:n eläinmallissa. Hypoteesimme oli, että aivovamma aiheuttaa muutoksia aivojen soluista vapautuvien, verenkiertoon päätyvien mikroRNA:iden profiilissa, ja näiden muutosten avulla voitaisiin arvioida aivovaurion vakavuutta ja ennustaa PTE:n kehittymistä. Tunnistimme rotan plasmanäytteistä useita mikroRNA:ita, joiden tasot olivat akuutisti kohonneet tai laskeneet aivovamman saaneissa rotissa verrokkiryhmään verrattuna. Monet näistä mikroRNA:ista ilmentyvät erityisesti aivojen hermosoluissa. Valitsimme seitsemän mikroRNA:ta jatkotutkimukseen. MikroRNA:iden kohonneet pitoisuudet plasmassa erottivat vakavan aivovamman saaneet rotat verrokkiryhmistä, ja korkeammat mikroRNA-tasot korreloivat laajemman aivokuoren vaurion kanssa. Lisäksi kuusi seitsemästä tutkitusta mikroRNA:sta vaikuttivat lupaavilta biomarkkereilta lievän aivovamman tunnistamiseen, sillä ne erottivat kirurgisen verrokkiryhmän toisesta verrokkiryhmästä, jolle ei tehty toimenpiteitä. Tutkimuksessamme 25 % aivovamman saaneista rotista sairastui epilepsiaan puolen vuoden seurantajakson aikana, mutta tutkitut plasman mikroRNA:t eivät ennustaneet epilepsian kehittymistä.
MikroRNA:iden lisäksi tutkimme erään hermosolujen rakenneproteiinin, neurofilamentin kevytketjun (neurofilament light chain, NF-L) pitoisuuksia rotan veriplasmassa aivovamman jälkeen. NF-L on tunnettu biomarkkeri hermosolujen aksonivauriolle, mutta aikaisemmin ei ole tutkittu, voisivatko NF-L:n pitoisuudet verenkierrossa ennustaa PTE:n kehittymistä. Havaitsimme, että akuutisti aivovamman jälkeen kohonneet plasman NF-L-pitoisuudet korreloivat laajemman aivokuoren vaurion kanssa, mutta ne eivät ennustaneet somatomotorista toipumista, kognitiivisia häiriöitä tai PTE:n kehittymistä.
Miten väitöstutkimuksesi tuloksia voidaan hyödyntää käytännössä?
Vaikka emme löytäneet biomarkkereita posttraumaattisen epilepsian kehittymiselle, tutkimamme mikroRNA:t voivat olla hyödyllisiä aivovamman diagnostiikassa. Suurin osa tunnistamistamme aivovamman mikroRNA-biomarkkereista ilmentyy myös ihmisissä, joten niitä voidaan mahdollisesti hyödyntää erityisesti lievän aivovamman tunnistamisessa. MikroRNA:ita voitaisiin mahdollisesti myös hyödyntää aivovamman vakavuuden ja ennusteen arvioinnissa. Ensin täytyy kuitenkin tutkia, pystytäänkö tulokset vahvistamaan potilasnäytteillä.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tutkimusmenetelmät ja -aineistot?
Väitöstutkimus liittyi Euroopan Unionin rahoittamaan kansainväliseen, monitieteelliseen EPITARGET-tutkimusprojektiin, jonka tavoitteena oli löytää biomarkkereita epilepsian kehittymiselle. Väitöstutkimuksessa hyödynnettiin poikkeuksellisen suurta prekliinistä tutkimuskohorttia. Rotille aiheutettiin vakava aivovamma nestepulssimenetelmällä. Puolen vuoden seurantajakso sisälsi mm. käyttäytymistestejä ja aivokuoren vaurion etenemisen seurantaa magneettikuvauksella. Posttraumaattisen epilepsian diagnosoimiseksi rottien aivotoimintaa seurattiin aivosähkökäyrällä eli EEG:llä yhtäjaksoisesti seurantajakson viimeisen kuukauden ajan. Aivoja tutkittiin lopuksi histologisilla värjäyksillä. Rotista kerättyjä veriplasmanäytteitä tutkittiin ensin mikroRNA-sekvensointimenetelmällä, ja jatkoon valitut mikroRNA:t validoitiin droplet digital PCR (ddPCR)-menetelmällä. NF-L-proteiinin pitoisuuksien mittaamisessa plasmasta käytettiin single molecule array (SIMOA)-menetelmää, jolla voidaan mitata hyvin pieniä proteiinipitoisuuksia.
Filosofian maisteri Mette Heiskasen väitöskirja Circulating plasma microRNAs and neurofilament light chain as biomarkers for injury severity and post-traumatic epileptogenesis following an experimental traumatic brain injury (Veriplasmassa kiertävät mikroRNA:t ja neurofilamentin kevytketju biomarkkereina aivovaurion vakavuudelle ja posttraumaattiselle epileptogeneesille aivovamman prekliinisessä mallissa) tarkastetaan terveystieteiden tiedekunnassa. Vastaväittäjänä toimii professori Merab Kokaia Lundin yliopistosta ja kustoksena professori Asla Pitkänen Itä-Suomen yliopistosta. Tilaisuus on englanninkielinen.
Lisätietoja:
FM Mette Heiskanen, mette.heiskanen@uef.fi, https://uefconnect.uef.fi/henkilo/mette.heiskanen/
