Tampereen yliopisto

Väitös: Tietokonemallinnus luo uutta tietoa epiteelikudosten esteominaisuuksista ja mekaanikasta

Jaa

Epiteelikudokset verhoavat kehomme elinten pintoja sekä onkaloita ja muodostavat tärkeitä esteitä, mikä tekee niistä myös alttiita erilaisille sairauksille. Epiteelin ominaisuuksien ja toimintojen perustutkimus on ratkaisevan tärkeää, jotta voimme ymmärtää epiteelikudoksien roolia näissä sairauksissa. Diplomi-insinööri Aapo Tervonen tutki väitöskirjassaan epiteelin esteominaisuuksia ja biomekaniikkaa laskennallisten mallien avulla.

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
Tampereen yliopisto
Kalevantie 4
33014 TAMPEREEN YLIOPISTO

p. 0294 5211https://www.tuni.fi

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 mediatiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.

Lue lisää julkaisijalta Tampereen yliopisto

Väitös: Analytiikalla voidaan tehostaa toimintaa ja kilpailukykyä sekä luoda digitaalista liiketoimintaa sosiaali- ja terveysalan yrityksissä19.1.2022 10:07:13 EET | Tiedote

Data ja liiketoiminta-analytiikka ovat avainasemassa digitalisaation hyödyntämisessä ja muodostavat kilpailuetua monissa yrityksissä eri toimialoilla, myös yksityisellä sosiaali- ja terveyssektorilla. Toiminnan tehostaminen, digitaalisten tuotteiden ja palvelujen kehitys sekä uudet liiketoiminta-avaukset luovat yrityksille arvoa. Kauppatieteiden maisteri Milla Ratia tutkii väitöskirjassaan analytiikan arvonluontia.

Väitös: Johtajien kognitiot määräävät tahdin yritysten kansainvälistymisprosesseissa18.1.2022 09:32:27 EET | Tiedote

Vaikka johtajien päätökset ovat merkittävässä roolissa yritysten kansainvälistymisessä, käännämme yllättävän harvoin huomiomme siihen, miten kansainvälistymistä ohjaavat päätökset muodostuvat. KTM Aleksi Niittymies pyrkii väitöskirjassaan avaamaan johtajien päätöksentekoprosessien roolia yrityksen kansainvälistymisessä ensiksi tutkimalla, kuinka johtajien kognitiot vaikuttavat yrityksen kansainvälistymiseen ja toiseksi esittämällä keinoja, joiden avulla yrityksen kansainvälistymisen kognitiivisia perusteita voidaan tutkia tulevaisuudessa entistä paremmin.

Väitös: Psykiatrian on palattava juurilleen – ihminen kiinnostuksen kohteeksi oireiden sijaan17.1.2022 10:34:21 EET | Tiedote

Psykiatriset erikoisalat eivät houkuttele tällä hetkellä nuoria lääkäreitä. Toisin oli muutama vuosikymmen sitten. Nykypsykiatria pyrkii arvostetuksi osaksi lääketiedettä korostamalla oirekeskeistä diagnostiikkaa ja näyttöön perustuvia vuokaavioita hoidon kulusta. On epäilty, että kärsivä ihminen yksilöllisine tarpeineen on unohtumassa ja jää näkemättä muuna kuin oirekimppuna. Psykiatria loittonee ihmistieteisiin nojaavasta perustastaan. LL Enikö Éva Savander tutki väitöstyössään, olisiko paluu potilaskeskeiseen ongelmien ja hoidon tarpeen arviointiin julkisen terveydenhuollon psykiatrisessa avohoidossa vielä mahdollista.

Väitös: Uudet anturit tekevät pehmoroboteista älykkäämpiä17.1.2022 10:01:28 EET | Tiedote

Diplomi-insinööri Anastasia Koivikko tutki väitöskirjassaan uusia pehmorobottien antureiden ja tarttujien valmistusmenetelmiä. Robotteja, jotka on valmistettu pehmeistä materiaaleista, kutsutaan pehmoroboteiksi. Niiden pehmeys tekee niiden käytöstä turvallisempaa ihmisten lähellä, sillä ne eivät vahingoita, vaikka törmäisivät ihmiseen. Näihin robotteihin tarvittavien osien, kuten antureiden, tulee olla myös pehmeitä, jotta robotin pehmeys ei kärsisi.

Hoitajat suhtautuvat yhä myönteisemmin hoivarobotiikkaan13.1.2022 14:46:43 EET | Tiedote

Hoitajien asenteet etähoidossa sovellettavaa robotiikkaa kohtaan ovat muuttuneet myönteisemmiksi. Tieto käy ilmi tuoreesta Tampereen ja Jyväskylän yliopistojen sekä VTT:n tutkimuksesta, jossa tarkasteltiin vanhushoivan työntekijöiden asenteita robottien käytöstä etähoidossa. Neljässä vuodessa tapahtunutta asennemuutosta tutkijat selittävät sillä, että robotiikka ymmärretään yhä useammin hoitotyön ja työntekijän omien arvojen mukaiseksi.

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