Väitös: Tietokonemallinnus luo uutta tietoa epiteelikudosten esteominaisuuksista ja mekaanikasta
Epiteelikudokset muodostavat kehossamme suojaavia esteitä ja erottavat näin kudokset ympäristöstään. Nämä kudokset muodostuvat solukerroksista, ja monet epiteelin ominaisuuksista ja toiminnoista riippuvat näiden solujen välisistä solu-solu-liitoksista. Nämä liitokset koostuvat useista komponenteista, kuten tiiviistä liitoksista, jotka muodostavat solujen välisen esteen, ja vyöliitoksista, jotka kiinnittävät solut mekaanisesti toisiinsa.
Monet epiteelikudoksiin vaikuttavat sairaudet johtavat epiteeliesteen, ja erityisesti tiiviiden liitosten, toimintahäiriöihin. Tällaisia sairauksia ovat esimerkiksi Suomessakin hyvin yleinen tulehduksellinen suolistosairaus ja silmänpohjan ikärappeuma, joka on länsimaissa yleisin syy sokeutumiseen.
Naapureidensa lisäksi epiteelisolut kiinnittyvät niiden alla olevaan materiaaliin, mahdollistaen, yhdessä vyöliitosten kanssa, epiteelisolujen mekaanisen kommunikaation toistensa ja ympäristönsä välillä. Epiteelikudosten ja niiden ympäristön mekaaniset ominaisuudet ja niiden muutokset liittyvät moniin sairauksiin, kuten kasvainten muodostumiseen. Yleisimmät syövät ovatkin epiteeliperäisiä. Epiteelin biofysiikan perustutkimus on olennainen askel näiden sairauksien ymmärtämisessä ja parempien hoitojen kehittämisessä.
Väitöskirjan tavoite oli laskennallisten mallien kautta parantaa ymmärrystämme epiteelin muodostamasta esteestä ja siitä, miten epiteelisolujen mekaaninen ympäristö vaikuttaa niiden toimintaan. Erityisesti tavoitteena oli tutkia epiteelin esteen ja erityisesti tiiviiden liitosten pääkomponentteja sekä tutkia ympäristön jäykkyyden merkitystä solujen väliseen voimanvälitykseen.
Työssä hyödynnettiin erilaisia laskennallisia menetelmiä. Näitä ovat muun muassa ns. steady-state-läpäisevyysmalli, multikompartmenttimalli, satunnainen resistanssiverkko, elementtimenetelmä ja solupohjainen malli.
Tulokset osoittivat, että tiiviiden liitosten rakenteella ja niiden rakenteellisella dynamiikalla on olennainen merkitys koko epiteelin esteominaisuuksien määrittämisessä.
Lisäksi tuloksista havaittiin, että liitosten rakenteellinen dynamiikka ja siinä tapahtuvat muutokset näkyvät eri tavoin kahdessa yleisessä epiteeliesteen mittauksessa: merkkiainemolekyylien läpäisevyydessä ja epiteelin sähköisessä resistanssissa. Epiteelin voimansiirtoa koskevat tulokset osoittivat, että jäykkä materiaali solujen alla rajoittaa huomattavasti mekaanisten voimien välittymistä solujen välillä. Lisäksi epiteelisolut voivat välittää tietoa jäykkyyden vaihtelevuudesta, kuten jäykkyyden paikallisista ja äkillisistä muutoksista, pitkien matkojen päähän.
— Mallinnustulokset sekä parantavat perusymmärrystämme epiteelin biofysiikasta että auttavat ohjaamaan kokeellista työtä. Ne luovat laskennallisia alustoja uusille hypoteeseille ja tukevat kokeellisten tulosten analysointia, Tervonen kertoo.
— Laskennallinen mallinnus ja kokeelliset menetelmät muodostavat toisiaan tukevan tutkimustyökalun, joka parantaa ymmärrystämme epiteelien toiminnasta esteenä sekä niiden biomekaniikasta ja täten auttaa meitä ymmärtämään monia epiteelipohjaisia sairauksia.
Diplomi-insinööri Aapo Tervosen biolääketieteen tekniikan alaan kuuluva väitöskirja Computational Modeling of Epithelial Barrier Properties and Biomechanics tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston lääketieteen ja terveysteknologian tiedekunnassa perjantaina 14.1.2022 klo 12.00 alkaen. Vastaväittäjänä toimii Senior lecturer Dawn Walker Sheffieldin yliopistosta Britanniasta. Kustoksena toimii professori Jari Hyttinen lääketieteen ja terveysteknologian tiedekunnasta.
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Aapo Tervonen
aapo.tervonen@tuni.fi
Linkit
Tietoja julkaisijasta
Tampereen yliopisto kytkee yhteen tekniikan, terveyden ja yhteiskunnan tutkimuksen ja koulutuksen. Teemme kumppaniemme kanssa yhteistyötä, joka perustuu vahvuusalueillemme sekä uudenlaisille tieteenalojen yhdistelmille ja niiden soveltamisosaamiselle. Luomme ratkaisuja ilmastonmuutokseen, luontoympäristön turvaamiseen sekä yhteiskuntien hyvinvoinnin ja kestävyyden rakentamiseen. Yliopistossa on 21 000 opiskelijaa ja henkilöstöä lähes 4 000.
Rakennamme yhdessä kestävää maailmaa.
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Tampereen yliopisto
Väitös: Politiikkamallien leviämiseen vaikuttaa niiden muovautuvuus ja symbolinen elinkelpoisuus25.4.2024 15:53:37 EEST | Tiedote
YTM Lauri Heimo tutki väitöskirjassaan ehdollisen käteisavun ohjelman (conditional cash transfer – CCT) globaalia leviämistä. Ehdollisen käteisavun ohjelmien tapaustutkimuksen avulla väitöskirja valaisee sitä, miten globaalit politiikkamallit kehittyvät ja millaiset ominaisuudet mahdollistavat niiden leviämisen ja omaksumisen erilaisissa yhteyksissä.
ProDigial testaa nyt infra-alan tuottavuutta parantavia ratkaisuja käytännössä – myös tekoälyn käyttöä tutkitaan25.4.2024 08:00:00 EEST | Tiedote
Infra-alan tuottavuutta ja digitalisaatiota kirittäneen, Tampereen yliopiston johtaman ProDigial-tutkimusohjelman jatkokaudella testataan kehitettyjen ratkaisujen toimivuutta tilaajaorganisaatioiden arjessa. Laajaan yhteistyöhön ja sen kehittämiseen nojaava tutkimusohjelma selvittää lisäksi tekoälyn käyttömahdollisuuksia infrahankkeiden elinkaarella.
Ihmisen ja tekoälyn välinen yhteistyö parantaa autonomisten työkoneiden turvallisuutta24.4.2024 10:47:20 EEST | Tiedote
Tampereen yliopiston väitöskirjatutkija Marea De Koning kehittää autonomisten liikkuvien työkoneiden mukautuvia turvallisuusjärjestelmiä teollisuuden tarpeisiin. Tutkimus on paljastanut vakavia puutteita turvallisuuslakien noudattamisessa, kun käytetään tekoälyn ohjaamia liikkuvia työkoneita.
Uusi professuuri edistää kaupunkien elinvoimaisuudelle tärkeää elämystaloutta24.4.2024 09:00:00 EEST | Tiedote
Tampereen yliopisto perustaa strategisessa yhteistyössä Tampereen kaupungin kanssa elämystalouden työelämäprofessuurin. Elämystalouden professuuriin kytkeytyy tutkimus- ja koulutuskokonaisuus, jonka avulla luodaan uutta ymmärrystä elämystalouden ekosysteemeistä ja kehitetään osaamista elinkeinoelämän ja julkisten organisaatioiden tarpeisiin.
Tampereen yliopistossa kehitetään syöpään uudenlaisia täsmälääkkeitä, jotka kohdistuvat RNA:n rakenteeseen22.4.2024 11:15:00 EEST | Tiedote
Tenure track -professori Minna-Liisa Änkö johtaa uutta hanketta, jossa tutkitaan solujen RNA:n laskostumiseen vaikuttavia tekijöitä paksusuolen syövässä. Tavoitteena on selvittää, voivatko syöpäsoluille tyypilliset RNA-rakenteet toimia perustana uusille kohdennetuille syöpähoidoille. Jane ja Aatos Erkon säätiö myönsi hankkeelle 932 000 euron rahoituksen.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme