Browsing by Title

Tiedekunta: Lääketieteellinen tiedekunta Koulutusohjelma: Hammaslääketieteen koulutusohjelma Tekijä: Milo Väisänen Työn nimi: Geeniekspression säätely pulpan inflammaatiossa Työn laji: Kirjallisuuskatsaus Kuukausi ja vuosi: 04/2024 Sivumäärä: 31 Säilytyspaikka: Helda Avainsanat: Inflammation, Genetics, Epigenetics Hampaan pulpakudoksen inflammaatio eli pulpiitti voi aiheutua karieksen tai muun ulkoisen ärsykkeen seurauksena. Pulpiitti voi piileä pitkään kivuttomana, ja siksi se on usein hankala diagnosoida. Bakteerien provosoima inflammaatioreaktio koostuu soluvälitteisestä ja humoraalisesta immuniteetista, joihin kuuluu useita neuraalisia ja vaskulaarisia muutoksia. Inflammaatio pyrkii eliminoimaan pulpaan päässeet patogeenit. Jos taudinaiheuttajaa ei kyetä poistamaan, pulpakudos voi ajan myötä nekrotisoitua. Tämän kirjallisuuskatsauksen tavoitteena on syventyä pulpan inflammatorisiin mekanismeihin solutasolla. Tutkimus koostuu pulpakudosta yleisesti taustoittavasta osuudesta sekä tarkemmin geenien ilmentymisen säätelystä pulpan inflammaatiossa. Jälkimmäiseen kuuluvat muun muassa transkriptiotekijät, mikro-RNA:t, epigeneettiset muokkaukset ja mitokondriaalinen DNA. Kirjallisuuskatsauksen artikkelit on haettu PubMed- tietokannasta. Artikkelien haussa käytettiin valittuja suodattimia kuten hakusanoja, ilmestymisvuotta ja artikkelien saatavuutta. Lisäksi työssä hyödynnetään muuta alan kirjallisuutta ja artikkeleita. Pulpassa tapahtuu suojaavia muutoksia kuten tertiaarisen dentiinin muodostumista jo ennen kuin bakteerit fyysisesti vuorovaikuttavat pulpan solujen kanssa. Bakteerien pintaproteiinien sitoutuminen pulpan solujen - ensimmäisenä odontoblastien – reseptoreihin käynnistää solunsisäisiä signaalireittejä. Nämä viestiketjut säätelevät transkriptiotekijöiden kautta geenien ilmentymistä, ja sitä kautta proteiinisynteesiä ja edelleen inflammaatiota. Geenien ilmentymiseen vaikuttaa keskeisesti solujen tuottamien pro- ja anti-inflammatoristen tekijöiden lisäksi mikro-RNA:t sekä epigeneettiset muutokset. Epigeneettisiä muutoksia kuten metylaatiota tapahtuu geenien säätelyalueilla, histoneissa ja lähetti-RNA:n tasolla.

Genetiska varianter har under senaste åren upptäckts påverka en myriad vanliga samt sällsynta sjukdomar. En viktig grupp varianter i neuropsykiatriska sjukdomar är kromosomavvikelser, speciellt förändringar i antalet genkopior (eng. ”copy number variations”, CNVs). CNVs är associerade med ett brett spektrum olika syndrom, som 22q11.2-deletionssyndrom, samt utvecklingsbetingade neuropsykiatriska sjukdomstillstånd och störningar, som intellektuell funktionsnedsättning, autismspektrets störningar, epilepsi, samt skitsofreni och andra psykotiska sjukdomar. För att undersöka CNVs associeration med neurologiska utvecklingssjukdomar analyserade vi CNVs i två olika kohorter: en kohort med utvecklingsstörda patienter som är värvda i Norra Finland (NFID); och FINRISK-populationskohorten. I en assocationsanalys efter att ha tagit kön, härstamning och genetisk varians (PCA) i beaktande, resulterande i 433 patienter och 1100 kontroller. Det upptäcktes CNVs som beaktades som högst sannolikt patogena i ca 5.3 % av patienter Den vanligaste typen av CNV var 22q11.2-deletionssyndrom (8 st); den vanligaste patogena kriterien var storlek (deletion på över 2 Mb). Associationsanalysens resultat visade en hög association med tidigare igenkända regioner och gener, med deletioner av storleken över 1 Mb fortfarande identifierade i populationen.

Sydän- ja verisuonisairauksien syntyyn vaikuttavat sekä ympäristötekijät että perimä. EKG kuvaa sydämen sähköistä toimintaa. Mitattaviin osiin jaetun EKG:n rinnalla sydänperäiseen äkkikuolleisuuteen vaikuttavien geenitekijöiden tunnistaminen mahdollistaisi riskipotilaiden tunnistamisen ennen vakavia sydänperäisiä häiriöitä sekä ennaltaehkäisevän lääketieteellisen hoidon kohdentamisen. Tässä kandidaattipolymorfismitutkimuksessa selvitettiin onko sydämen toimintaan osallistuvien beeta1 – ja beeta2 –adrenoreseptorien (ADRB1 ja ADRB2) tai angiotensiinikonvertaasientsyymin (ACE) geenien keskeisillä polymorfismeilla vaikutusta EKG:n piirteisiin. Potilasaineistona oli GENRES-tutkimukseen osallistuneet verenpainetautia sairastavat miehet (n=186). Polymorfismien vaikutusta QT-aikaan ja T-aallon muodostumiseen etsittiin nelivaiheisella lineaarisella regressiomallilla. Analyysien keskeisimpinä tuloksina havaittiin tilastollisesti merkitsevä ADRB1 Gly49 –alleelin QT-aikaa lyhentävä vaikutus ja ADRB1 Gly389 –alleelin QT-aikaa pidentävä vaikutus. ADRB2 Gly16Arg- ja Gln27Glu-vaihteluiden yhteys T-aallon muodostumiseen jäi olemattomaksi tai heikoksi. ACE I/D:n deleetio-polymorfismi viittaa tutkimuksen perusteella T-aallon muutoksiin, jotka ovat yhdistettävissä lisääntyneeseen äkilliseen sydänperäiseen kuolleisuuteen. Tämän tutkielman havainnot viittaavat siis useampiin mahdollisiin polymorfismien ja EKG-muuttujien välisiin yhteyksiin ja kannustavat tarkempiin jatkotutkimuksiin yhteyden kliinisen merkityksen arvioimiseksi.

Astrosyytit ovat hermoston tukisoluja, joiden toiminnalliset ja morfologiset ominaisuudet vaihtelevat eri aivoalueilla. Astrosyyttien ominaisuuksien vaihtelun on todettu olevan erityisen suurta ihmisen aivoissa. Ihmisen pluripotentit kantasolut (hPS-solut) mahdollistavat astroglian monimuotoisuutta säätelevien mekanismien tutkimisen. Olemme luoneet menetelmän, joka tuottaa hPS-soluista ihmisen etuaivojen astrosyyttejä, ja kuvanneet tuotettujen astrosyyttien erityispiirteitä. Määritimme hPS-soluista erilaistettujen solujen geenien ilmentymisprofiilin päivänä 0 (D0), neuronaalisen induktion jälkeen D12 sekä solujen kasvutekijöillä monistamisen jälkeen D30 ja D60. Astrosyyttien lopullinen määräytyminen toteutettiin siliaarisella neurotrofisella tekijällä (ciliary neurotrophic factor; CNTF) ja D95-ikäisien astrosyyttien osoitettiin ilmentävän lähes 100 prosenttisesti yleisesti käytössä olevia astrosyyttimarkkereita. Erilaistamisen aikana tehty geeniprofilointi vahvisti solujen etuaivojen identiteetin. Kuvasimme solunsisäisen kalsiumkuvantamisen avulla, että erilaistamamme astrosyytit olivat elinkykyisiä ja antoivat toiminnallisia vasteita ATP:lle. Lisäksi määritimme astrosyyttien perustehtävää eli kykyä säädellä immuunivasteita aivoissa tutkimalla niistä erittyvien sytokiinien määriä. Totesimme D95-astrosyyttien viljelynesteessä merkittäviä pitoisuuksia MCP-1- ja TIMP-2-proteiinia yhteneväisesti näitä proteiineja ilmentävien geenien kohonneisiin mRNA-määriin. Astrosyyttien erilaistamismenetelmä oli toistettavissa usealla hPSC-linjalla, ja tutkimuksemme osoitti, että erilaistamamme etuaivojen astrosyytit tarjoavat uudenlaisen keinon sekä astrosyyttien soluspesifisten ominaisuuksien että yhteisviljelmissä muiden hermoston solujen kanssa hermoston solujen yhteisvaikutusten tutkimiseen. Potilaskohtaisista hPS-soluista erilaistettujen astrosyyttien avulla voidaan selvittää ihmisen astrosyyttien toimintaa myös sairaustiloissa.

Unverricht-Lundborg disease (EPM1/ULD, OMIM 254800) is an autosomal recessive inherited severe type of epilepsy with myoclonus and progressive neurological degeneration. The incidence of EPM1 in Finland is 1:20.000 births per year, and there are about 200 diagnosed cases. The age of disease onset is between 6 and 16 years. The symptoms start with epileptic seizures, stimulus sensitive myoclonus, and generalized tonic-clonic seizures, and progress within a few years to ataxia, incoordination, and dysarthria. Fourteen EPM1-associated loss-of-function mutations in the gene cystatin B (CSTB) have been described. CSTB is a ubiquitously expressed intracellular cysteine proteinase inhibitor, counteracting i.e. cathepsins B, L, and K. The expression levels of CSTB are higher in cerebellar Purkinje cells and in Bergmann glia of the adult central nervous system. There is a Cstb-deficient mouse model for EPM1, which shows progressive death of neurons and widespread gliosis. It has been earlier shown that Cstb knockdown sensitizes cerebellar granule neurons to cathepsin B mediated oxidative stress, resulting in cell death. This master's thesis is based on a previously done gene expression profiling of primary microglia of Cstb-/- mice, which revealed a downregulation of type I and type II interferon-regulated genes on the Janus kinase (JAK)/Signal transducer and activator of transcription (STAT) –signaling pathway. The two aims of this study were to create an in vitro disease model for EPM1 in the human cervical adeno-carcinoma cell line HeLa, and in the murine leukemic cell line RAW264.7 by siRNA mediated RNA inhibition, and to study the effects of Cstb knockdown in selected interferon regulated genes of the JAK/STAT signaling pathway. Cystatin B was successfully knocked down in both cell lines HeLa and RAW264.7, and the obtained kinetics of Cstb knockdown in the cell line RAW264.7 provided with valuable information for the sec-ond part of the study. In the cell line HeLa, downregulation of CSTB did not change the expression lev-els of the genes of the JAK/STAT signaling pathway. In the cell line RAW264.7, CSTB knockdown on protein level was followed by a downregulation of the genes Stat1, Stat2, and Irf9. These results were in concordance with the results that had been obtained from the previously performed gene expression profiling of Cstb-/- microglia.

Uterine leiomyomas are common smooth muscle tumours, with a prevalence as high as 80%. Even though they are benign, they present severe symptoms such as heavy menstrual bleeding, pelvic pain and reproductive dysfunction. Uterine leiomyomas can be classified to conventional tumours and leiomyoma variants based on their histopathology. The tumours usually harbour one of the three driver alterations: MED12 mutations, HMGA2 overexpression or biallelic FH inactivation. Known risk factors for leiomyoma development are African ancestry, family history and age. Uterine leiomyomas are most typically treated by surgery, through either uterus preserving myomectomy or by definitive hysterectomy. This Master’s thesis is continuation of a study from Äyräväinen et al. 2020, a retrospective study of 234 patients undergoing myomectomy at Helsinki University Hospital during 2009-2014. The aim of this study was to analyse how many of these patients had developed recurrent leiomyomas and how often the tumours in subsequent operations were potentially clonally related. In addition, clinical characteristics associated with the operations were analysed. In total 18% of these patients had recurrent operations, leading to the screening of 77 individual uterine leiomyomas from 32 patients. The mutational statuses were studied systematically with molecular screening using Sanger sequencing and immunohistochemistry. Altogether 33 tumours from 21 patients were found to have identical mutational status with a tumour from the original study. Of these tumours, 14 had a MED12 mutation. All the MED12 mutations were found in exon two affecting either codons 44 or 36. Six tumours had HMGA2 overexpression, and eight tumours were FH deficient. Five tumours were triple negative for all studied alterations. Whereas 81% of the patients had had two removal operations, the rest of them had had three to five operations. The years between operations ranged from performing them on the same year to performing them ten years apart. Even though most of the recurrent tumours were sporadic, almost half (43%) of them had identical mutations, suggesting that though uterine leiomyomas usually arise independently, some might be clonally related. The mutational distribution was different in the recurrent tumours than in uterine leiomyomas in general, indicating that in addition to germline predisposition, the driver related characteristics might also contribute to the potential of recurrence and to the likelihood of developing clonal lesions. Tumours harbouring MED12 abnormalities were the least probable to be clonally related. The tumours showing identical HMGA2 overexpression were likely clonally related. The number of identical FH deficient ULs was high, but not unexpected, since all the patients harbouring the mutation in the recurrent tumours had HLRCC, and therefore having a predisposition. Most surprisingly, all patients with recurrent triple negative tumours had identical mutation statuses in the recurrent tumours, which points to previously unknown clonal development of these lesions. Most of the patients with more than two surgeries had recurrent mutations, suggesting that multiple surgeries might indicate the development of clonally related tumours. However, further research is required to confirm the clonal relationships and to investigate the pathological nature of the tumours with different driver alterations.

Uterine leiomyomas are common benign smooth muscle tumors. They are a major gynecological problem affecting women’s health and contribute to a significant burden on national health expenditure. They can be classified based on their histopathology into conventional, and histopathological variants. Most of the conventional tumors exclusively harbor one of the three drivers (MED12 mutations, HMGA2 overexpression, and biallelic FH inactivation). Based on the genetic background, histopathological subtypes differ from each other and from conventional leiomyomas. Although histopathological variants are considered benign, they share some resemblance to malignant uterine leiomyosarcomas. The overall aim of the thesis was to characterize the mutational landscape of histopathological leiomyoma variants using exome sequencing. The specific aims were, to identify new causative mutations in the histopathological variants and within subtypes, and to analyze pathogenic cancer census gene mutations within the variants. Exome sequencing was performed on 35 tumors representing variant histopathology (14 highly cellular, 12 bizarre nuclei, and 9 mitotically active tumors). The sequences were analyzed using BasePlayer software. Mutations were filtered through the designed pipeline using gnomAD, and COSMIC controls. Interesting findings were validated using Sanger sequencing. Exome data analysis of the highly cellular and bizarre nuclei tumors separately resulted in 10 and 17 different mutations in each subtype, respectively. They were found to be pathogenic by in silico predictions. Analysis of all histopathological variants including mitotically active tumors did not reveal any frequently mutated candidate genes. The tumors harbored somatic mutations in 98 genes related to cancer. A mutation in TP53 was found in one bizarre nuclei sample. Specific tumors harbored multiple cancer-related mutations indicating their malignant potential. The highly cellular tumors had the least frequent amount of causative mutations, indicating that the tumorigenesis mechanisms are probably other than missense mutations or small indels in exomes. Tumors with bizarre nuclei displayed a noticeably larger amount of possible pathogenic mutations, in both cancer census and exome analysis, suggesting possible cancerous tendency. This was also supported by the TP53 finding, a gene associated with uterine leiomyosarcomas. The histopathological subtypes pathogenesis is conceivably caused by larger genomic alterations, epigenetic variations or intronic mutations that remain to be found. Tumors with frequent cancer census mutations might harbor malignant potential. Understanding the etiology of these tumors is needed for better diagnostics and possible targeted treatments

Numerous genome-wide association studies (GWAS), GWAS meta-analyses and mouse studies have demonstrated that Wingless-related integration site 16 (WNT16) is associated with BMD, cortical bone thickness and strength as well as fracture risk. Practically no data exists regarding the significance of WNT16 in childhood-onset osteoporosis and fractures. Mutations and genetic variation in WNT16 were hypothesized to explain the clinical characteristics of some of the patients in question. Therefore, in this study the WNT16 gene was screened by Sanger sequencing in 46 pediatric patients with early-onset osteoporosis and in 60 pediatric patients with multiple fractures. We found altogether 12 variants in WNT16, of which one was a novel change. Inspite of the large amount of genetic variation found in WNT16, no actual mutations were found. None of the changes were statistically significant. It is likely that WNT16 mutations do not play an important role in the development of childhood osteoporosis.

Pravastatiini on plasman kolesterolitasoa alentava lääke, jota käytetään sydän- ja verisuonisairauksien primaari- ja sekundaaripreventiossa. Pravastatiini on useiden solukalvojen kuljetusproteiinien substraatti. Näistä transporttereista erityisesti SLCO1B1 -geenin koodittaman OATP1B1 kuljetusproteiinin yhden nukleotidin muutoksen (single-nucleotide variation, SNV) c.521T>C (p.Val174Ala; rs4149056) on aiemmissa tutkimuksissa todettu toistuvasti vaikuttavan merkittävästi pravastatiinin farmakokinetiikkaan. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli tutkia ensimmäistä kertaa perintötekijöiden vaikutuksia pravastatiinin farmakokinetiikkaan koko perimän laajuisessa tutkimuksessa (genome-wide association study, GWAS). Sataseitsemänkymmentäkolme tervettä vapaaehtoista tutkittavaa otti kerta-annoksen pravastatiinia, jonka jälkeen kerätyistä verinäytteistä määritettiin pravastatiinin farmakokineettiset muuttujat. Geenimuutokset määritettiin koko perimän kattavalla sirulla. Tämän lisäksi tehtiin meta-analyysi, jota varten geenimuutokset määritettiin myös 96 aiemmin pravastatiinia vastaavissa tutkimuksissa saaneiden tutkittavien joukolta. Meta-analyysissä vain SLCO1B1 c.521T>C geenimuutos assosioitui perimänlaajuisesti merkitsevästi suurentuneeseen pravastatiinin kokonaisaltistukseen (pitoisuus-aika –käyrän alle jäävä alue) ja huippupitoisuuteen. SLCO1B1 c.521T>C geenimuutos voi siten lisätä pravastatiinin aiheuttaman lihashaittavaikutuksen riskiä. Tämä tulos vahvistaa aiempia käsityksiä pravastatiinin farmakokinetiikkaan vaikuttavista geenimuutoksista. Tutkielman tekijä rekrytoi koehenkilöt tutkimukseen ja huolehti tutkimuspäivien käytännönjärjestelyistä. Lisäksi hän ohjaajan avustuksella laski farmakokinetiikan ja suoritti tilastollisen analyysin. Tekijä piirsi taulukot ja kuvaajat itse.

Lipopolysakkaridi (LPS) on gram-negatiivisten bakteerien ulkokalvossa esiintyvä rakenneosa, joka päästessään verenkiertoon (endotoksemia) aiheuttaa tulehdusreaktion. Endotoksemiaa on havaittu akuuttien bakteeri-infektioiden lisäksi myös kroonisten inflammatoristen sairauksien, kuten sydän- ja verisuonitaudin, diabeteksen ja lihavuuden yhteydessä. Endotoksemian on myös havaittu olevan yhteydessä vahingolliseen veren rasva-aineprofiiliin, kuten korkeaan triglyseridin ja LDL-kolesterolin määrään sekä matalaan HDL-kolesterolin määrään. Tutkimus toteutettiin tekemällä genominlaajuinen assosiaatioanalyysi seerumin LPS-aktiivisuudesta. LPS-aktiivisuus mitattiin yhteensä 11 296 koehenkilön seeruminäytteestä Limulus Amobosyytti-lysaatti (LAL) –menetelmällä. Lisäksi osassa populaatiosta mitattiin LPS kahdella lisämenetelmällä: Endolisa-menetelmällä sekä nestekromatografiaan ja massaspektrometriaan perustuvalla menetelmällä (HPLC/MS/MS). Geneettisen riskisumman (GRS) vaikutusta endotoksemian sekä sydän- ja verisuonitapahtumien yhteyteen arvioitiin regressiomallien avulla. 741 yhden emäksen polymorfiaa (SNP) assosioitui tilastollisesti merkitsevästi seerumin LPS-aktiivisuuden kanssa. Suurin osa näistä polymorfioista sijaitsi lähellä geenejä, jotka liittyvät veren hyytymiskaskadiin tai lipoproteiinimetaboliaan. Tilastollisesti merkitsevimmät SNP:t eivät yhdistyneet kahdella lisämenetelmällä mitattuihin LPS-tasoihin, mutta LAL-menetelmällä mitatun LPS-aktiivisuuden ja lisämenetelmillä mitatun LPS-tason välillä oli korrelaatio. GRS:n lisääminen endotoksemian ja sydän- ja verisuonitapahtuman tai kehon painoindeksin väliseen regressiomalliin kasvatti endotoksemian vaikutuksen suuruutta. Veren LPS-aktiivisuudella on pieni, mutta tilastollisesti merkittävä geneettinen komponentti. Endotoksemia yhdistyy polymorfioihin perimän alueilla, jotka liittyvät veren kontaktiaktivaatioon, vasoaktiivisuuteen ja lipoproteiinimetaboliaan. Nämä ovat tärkeitä tekijöitä kehon puolustusreaktiossa sekä LPS:n neutraloinnissa ja siten niillä on myös olennainen vaikutus verenkiertoelinsairauksiin.