Teknillisen fysiikan alaan kuuluva väitöskirja tarkastetaan luonnontieteiden, metsätieteiden ja tekniikan tiedekunnassa. Tilaisuutta voi seurata Kuopion kampuksella.
Mikä on väitöstutkimuksesi aihe? Miksi aihepiiriä on tärkeää tutkia?
Väitöstutkimuksessa selvitettiin, kuinka immuunijärjestelmän viestimolekyylejä (sytokiineja), nanopartikkeleiden rakennetta ja biomimeettistä pintamuokkausta voitaisiin yhdistää synnynnäisen immuunivasteen muokkaamiseen. Työssä keskityttiin erityisesti luonnollisten tappajasolujen (NK-solujen) aktivaatioon ja siihen, kuinka niiden syövänvastaista toimintaa voitaisiin tehostaa immunoterapian tarpeisiin.
Syöpä on edelleen yksi merkittävimmistä kuolinsyistä maailmanlaajuisesti. Immunoterapiat ovat mullistaneet syövän hoitoa, mutta moniin hoitomuotoihin liittyy edelleen haasteita, kuten rajallinen teho kiinteitä kasvaimia vastaan, potilaiden ja kasvainten heterogeenisyys sekä riittämätön immuunivasteen aktivoituminen. Nanoteknologia voi tarjota ratkaisuja immuunijärjestelmän kohdennetumpaan ja hallitumpaan aktivointiin, mikä voi vahvistaa elimistön omaa syövänvastaista immuunivastetta.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tulokset tai havainnot?
Tutkimus koostui kolmesta osasta. Ensimmäisessä osatutkimuksessa selvitettiin, kuinka erilaiset sytokiiniyhdistelmät ja aktivointimenetelmät vaikuttavat NK-solujen jakaantumiseen ja aktivaatioon. Tulokset osoittivat, että käytetyllä aktivointi menetelmällä, sytokiinien yhdistelmällä ja ajoituksella, oli merkittävä vaikutus NK-solujen jakaantumiseen, pintareseptorien ilmentymiseen, sekä niiden kykyyn tuhota syöpäsoluja.
Toisessa osatutkimuksessa keskityttiin viruksenkaltaisiin nanopartikkeleihin. Tulokset osoittivat, että viruksen pintarakennetta muistuttava, piikkimäinen morfologia tehostaa nanopartikkelien soluunottoa ja immuunivasteen aktivoitumista.
Kolmannessa osatutkimuksessa viruksenkaltaisia nanopartikkeleita muokattiin lisäämällä niiden pintaan IL-15-sytokiinia sekä syöpäsolukalvoa. Näiden biomimeettisten nanopartikkelien kykyä aktivoida immuunivastetta tutkittiin ihmisen verestä eristetyissä immuunisoluissa (PBMC). Tulokset osoittivat, että NK-solujen aktivaatio välittyi pääasiassa monosyyttien kautta, jotka ovat tärkeässä roolissa immuunivasteen säätelyssä ja koordinoinnissa.
Tutkimus osoitti, että viruksenkaltaisten nanopartikkelien aikaansaama NK-solujen aktivaatio perustuu useiden tekijöiden yhteisvaikutukseen. Keskeisiä tekijöitä ovat sytokiinisignalointi, nanopartikkelien rakenne sekä immuunisolujen välinen vuorovaikutus. Tämä tieto voi tulevaisuudessa edesauttaa nanoteknologiaan perustuvien syövän immunoterapioiden kehitystä.
Miten väitöstutkimuksesi tuloksia voidaan hyödyntää käytännössä?
Tutkimuksen tulokset voivat edistää uusien syövän immunoterapioiden kehittämistä. Työssä kehitetyt biomimeettiset viruksenkaltaiset nanopartikkelit tarjoavat uudenlaisen alustan immuunisolujen aktivoinnin tukemiseen sekä NK-solujen aktivointiin tähtäävien terapioiden kehittämiseen. Tulevaisuudessa tämä tutkimus voi osaltaan mahdollistaa tehokkaampien synnynnäistä immuunijärjestelmää hyödyntävien syöpähoitojen sekä NK-soluterapiassa tarvittavien NK-solujen kasvatusmenetelmien kehittämisen.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tutkimusmenetelmät ja -aineistot?
Tutkimuksessa hyödynnettiin muun muassa ihmisen verinäytteistä eristettyjä immuunisoluja, syöpäsolumalleja, virtaussytometriaa, proteomiikkaa, mikroskopiaa sekä nanopartikkelien valmistus- ja karakterisointimenetelmiä. Viruksen kaltaisten nanopartikkelien fysikaaliskemiallisia ominaisuuksia, kuten niiden piikkimäistä pintarakennetta, pintavarausta ja koostumusta, karakterisoitiin muun muassa dynaamisen valonsironnan (DLS) ja transmissioelektronimikroskopian (TEM) avulla. NK-solujen aktivaatiota arvioitiin niiden pintareseptorien ilmentymisen, sytokiinituotannon ja toiminnallisuuden perusteella.
Väitöstyön ensimmäinen osatyö toteutettiin yrityksessä Kuopio Center for Gene Cell Therapy; nykyisin Ferring Ventures Oy, ja kaksi viimeistä osatyötä tehtiin Itä-Suomen yliopiston teknillisen fysiikan laitoksella Pharmaceutical Physics -tutkimusryhmässä.
FM Minna Sivosen teknillisen fysiikan alaan kuuluva väitöskirja Modulating immune cells with cytokines and biomimetic virus-like nanoparticles to enhance NK cell responses for cancer immunotherapy tarkastetaan luonnontieteiden, metsätieteiden ja tekniikan tiedekunnassa, Kuopion kampuksella. Vastaväittäjänä toimii professori Benjamin Willcox, University of Birmingham, Iso-Britannia, ja kustoksena professori Wujun Xu, Itä-Suomen yliopisto. Tilaisuuden kieli on englanti.
Lisätietoja:
Minna Sivonen, [email protected]
- Väitöstilaisuus
- Väitöskirja (PDF)
