Uudella 3D-menetelmällä tarkempaa tietoa osteoporoosin syistä (Väitös: M. Ec. Takahiro Deguchi, 4.12.2015, biolääketiede)
Luiden 3D-kuvien avulla osteoporoosia aiheuttavien solujen rakenteita päästään havainnoimaan entistä tarkemmin, mistä voi olla apua hoitomenetelmien kehittämiseen. Turun yliopistossa väittelevä Takahiro Deguchi kehitti uuden mikroskooppitekniikan luubiologian käyttöön.
Turun yliopiston tiedote 26.11.2015
Osteoporoosin eli luukadon nykyiset hoitomenetelmät aiheuttavat vakavia sivuvaikutuksia. Parempien hoitomenetelmien kehittämiseksi luuston biologiasta tarvitaan lisää tietoa. Takahiro Deguchin kehittämä uusi menetelmä mahdollistaa solun sisäisten rakenteiden tarkemman havaitsemisen.
– 3D-kuvaustekniikalla muodostetuista kuvista voidaan nähdä luuta syövien osteoklasti-solujen tukirangan yksityiskohtaisia rakenteita, joita ei ole aiemmin pystytty luun biologisessa tutkimuksessa havainnoimaan, Deguchi kertoo.
Uusi tekniikka on sovellus Turussa kehitetystä STED-mikroskooppitekniikasta, josta myönnettiin vuonna 2014 kemian Nobel-palkinto Stefan Hellille. Deguchin työ on jatkoa Hellin työlle myös siinä mielessä, että työ on tehty samassa laboratoriossa ja jopa samassa työhuoneessa, jossa Hell 90-luvulla työskenteli.
– Kehitimme STED-tekniikan pohjalta uuden kerroskuvausmenetelmän, jossa näyte kuvataan useasta eri suunnasta ja lopuksi eri kuvat yhdistetään yhdeksi 3D-kerroskuvaksi, Deguchi sanoo.
3D-kuvausmenetelmä mahdollistaa mikroskoopin erottelukyvyn parantamisen kaikissa kolmessa ulottuvuudessa. Uusi tekniikka kehitettiin kaupallista STED-mikroskooppijärjestelmää hyödyntäen, eikä mikroskoopin optiikkaan tehty muutoksia, joten kerroskuvaustekniikkaa voi käyttää millä tahansa STED-fluoresenssimikroskoopilla.
– Käytimme tomografista STED-tekniikkaa osteoklasti-solujen luun rekonstruktio-mekanismin kuvantamisessa. Osteoklasti-solut niin sanotusti syövät luuta osana luuston uusiutumisprosessia. Normaalitilanteessa uuden luun muodostuminen on tasapainossa osteoklastien toiminnan kanssa, mutta tämän tasapainon häiriintyminen voi johtaa erilaisiin luuston sairauksiin, kuten osteoporoosiin, Deguchi toteaa.
Deguchi kuvasi solun proteiinia, f-aktiinia, luuta syövissä osteoklasti-soluissa. F-aktiini on säiemäinen solurakenne, jolla on keskeinen rooli solun liikkumisessa ja dynamiikassa. 3D- tekniikalla muodostetuista kuvista kävi ilmi, että f-aktiinin rakenteet näyttävät kuljettavan solujen pieniä rakkuloita, vesikkeleitä, joita tarvitaan luun syöntimekanismissa.
– Uskon, että tämä löydös tulee parantamaan ymmärrystämme osteoklasti-solujen luun syöntimekansimista ja siitä voi mahdollisesti olla hyötyä myös uusien osteoporoosin hoitomenetelmien kehityksessä, Deguchi sanoo.
***
Perjantaina 4. joulukuuta 2015 kello 12.00 esitetään Turun yliopistossa (Medisiina, Osmo Järvi -sali, Kiinamyllynkatu 10, Turku) julkisesti tarkastettavaksi M. Ec. Takahiro Deguchin väitöskirja Development of 3D super-resolution tomographic STED microscopy and its application to studies on bone resorption. Virallisena vastaväittäjänä toimii Teng-Leong Chew (Howard Hughes Medical Institute Janelia Research Campus) ja kustoksena professori Pekka Hänninen Turun yliopistosta.
M. Ec. Takahiro Deguchi on syntynyt vuonna 1976. M.Ec.-tutkintonsa hän suoritti 2006 (University of Kobe) ja B.Sc.-tutkinnon 2003 (University of Tohoku). Väitös kuuluu biolääketieteen alaan.