MD Weikai Zhangin korva-, nenä- ja kurkkutautiopin alaan kuuluva väitöskirja

Application of nanotechnology-based MRI and gene delivery in treatment of sensorineural hearing loss (Nanoteknologiaan perustuva sisäkorvan MR kuvantaminen ja hoito sisäkorvaperäisessä kuulonalennuksessa)

tarkastetaan 1.11.2011 klo 12 Tampereen yliopiston Arvo-rakennuksen Jarmo Visakorpi -salissa, Lääkärinkatu 1, Tampere. 

Vastaväittäjänä on dosentti Antti Aarnisalo  (Helsingin yliopisto). Kustoksena toimii professori Ilmari Pyykkö.

                                                ***

Weikai Zhang on syntynyt Hebeissä Kiinassa ja hän on suorittanut lääkärin tutkinnon Hebei North Universityssä, Kiinassa.

Zhangin väitöskirja ilmestyy sarjassa Acta Universitatis Tamperensis; 1661, Tampere University Press, Tampere 2011. ISBN 978-951-44-8584-8, ISSN 1455-1616. Väitöskirja ilmestyy myös sähköisenä sarjassa Acta Electronica Universitatis Tamperensis; 1124, Tampereen yliopisto 2011. ISBN 978-951-44-8585-5, ISSN 1456-954X.
http://acta.uta.fi.

Väitöskirjan tilausosoite: Verkkokirjakauppa Granum, http://granum.uta.fi, tai Tiedekirjakauppa TAJU, PL 617, 33014 Tampereen yliopisto, puh. 040 190 9800, e-mail: taju@uta.fi.

Lisätietoja: Weikai Zhang, puh. 040 3733 502, weikai.zhang@uta.fi

LEHDISTÖTIEDOTE

Nanoteknologiaan perustuva sisäkorvan MR kuvantaminen ja hoito sisäkorvaperäisessä kuulonalennuksessa

Arviolta 13 % eli 60 miljoonaa EU:n alueen väestöstä sairastaa kuulonalennusta. Sisäkorvaperäisellä kuulonalennuksella on mittavia vaikutuksia henkilöön ja yhteisöön. Sisäkorva sijaitsee ihmisellä vaikeapääsyisesti ohimoluun sisällä ja hoitotoimenpiteitä rajoittavat myös sisäkorvan rakenteita ympäröivät kalvostot. Sisäkorvan vaurioin diagnosointi ja kuvantaminen on toistaiseksi ollut vaikeaa ja haasteellista. Tavanomaiset hoidot eivät ole osoittautuneet tehokkaiksi. Sisäkorvaistuke on vaikeissa kuulonalennuksissa osoittautunut hyväksi ratkaisuksi, mutta nykyisellään soveltuu vain osaan potilaita kuulonalennuksen hoidossa. Sisäkorvaperäisien kuulonalennuksen hoidon parantamiseksi tulee hakea uusia ratkaisuja.

Tässä tutkimuskokonaisuudessa selvitettiin nanopartikkeleiden sopivuutta kuulonalennuksen geenihoidossa  ja nanoteknologiaan pohjautuvaa varjoaineen käyttöä sisäkorvan kuvantamisessa 4,7T MRI laitteistolla. Varjoaineena käytetty gadolinium kelaatti annettiin joko laskimoon tai annosteltiin välikorvaan. Gadoliniumpohjaista varjoainetta käytettiin vertailumenetelmänä sisäkorvan rakenteiden osoittamista ja kalvostojen läpäisykyvyn selvittämisessä. Uutena menetelmänä rotan sisäkorvan rakenteiden kuvaamisessa käytettiin nanopartikkelimuodossa olevaa superparamagneeettista rautaa, joka oli päällystetty oleiinihapolla ja kuorrutettu Pluroni®F127 kopolymeerin sisään(POA@SPION). Polylysiiniperäisten nanopartikkeleiden (HPNP) solu- ja tuma kuljetusta tutkittiin soluviljelmissä ja koe-eläimillä. Math-1 geeniä käytettiin malligeeninä ja se kloonattiin pCDNA6.2/C-EmGFP vektoriin, joka on tavallinen nisäkkään solujen geeniekspressiossa käytetty ei-virusperäinen vektori. Luuydinperäistä mesenkyymisolukon kantasolujen (MSC) erilaistumista hermosoluiksi Math-1 geenin avulla selvitettiin. Solukuljetusta ja täsmähoitoa tutkittiin kuulohermon TrkB reseptoriin kohdistettujen monitoiminnallisiin  liposomi-nanopartikkelien avulla sisäkorvaperäisessä soluviljelmässä, sisäkorvasiirteessä ja in vivo tutkimuksissa rotilla.  

Tutkimuksen tulokset osoittivat, että MRI:ssä varjoainetta käyttäen voidaan identifioida hiiren sisäkorvien yksityiskohtaiset rakenteet ja kalvoston läpäisevyys. Normaali veri-sisäkorvaeste on pitävämpi kuin veri-perilymfa este. POA@SPION nanopartikkeli on lupaava T2 negatiivinen varjoaine MRI:ssä. Normaalisti tiukka veri-perilymfaeste, veri-endolymfaeste ja perylymfa-endolymfaeste rajoittaa POA@SPION nanopartikkeleiden kuljetusta kalvojen lävitse. HPNP:n solukuljeutus oli tehokasta primäärisissä soluviljelmissä, sisäkorvaperäisessä soluviljelmissä ja in vivo kokeissa. Sekä solulimassa että solutumassa oli osoitettavissa HPNP:ta. Tulokset osoittavat että HPNP on potentiaali geenikuljettaja Math-1 geenin siirrossa. Math-1 geenin ja Math-1 proteinin erikoinen solukuljetusmekanismi selvitettiin tutkimuksessa. Jakautuvissa soluissa HPNP-välitteinen geenisiirto oli tehokkaampaa kuin liposomipohjainen geenisiirto. Samoin TrkB ligandia käyttäen nanopartikkelien kohdistettavuus voitiin osoittaa rotan sisäkorvassa in vivo, mutta ei sisäkorvaperäisessä soluviljelmässä tai sisäkorvasiirteessä.

Yhteenvetona voidaan todeta että MRI:ssä käyttämällä varjoainetta voidaan selvittää sisäkorvan biologisten kalvojen läpäisevyyttä. Uusi POA@SPION on lupaava T2 tyyppinen varjoaine MRI:ssä, ja  POA@SPION nanopartikkelinpintaa voidaan edelleen muokata lisäämällä siihen eri tyyppisiä peptidejä tai vasta-ainemolekyylejä. Ne parantavat POA@SPION mahdollisuuksia toimia diagnostisena ja hoidollisena osoittimena sisäkorvapohjaisen kuulonalennuksen syyn diagnostisoinnissa. Math-1 geenin säätelyn osoittaminen solun tumassa on tärkeää sen toiminaan selvittämiseksi. Hermosolutyyppisen MSC:n erikoistuminen Math-1 geeniä käyttäen antaa tietoa tulevia geenisiirtotutkimuksia varten, joissa kuulohermojen uinuvia kantasoluja voidaan saada erilaistumaan. Tumakuljetus ja tehokas soluliman endosomien välttäminen tekee HPNP pohjaisesta nanokuljettimesta lupaavan geenisiirtoja ajatellen.  TrkB-peptidillä varustetut liposomipohjaiset nanaopartikkelit soveltuvat täsmäkohdistettujen geenien ja lääkkeiden kuljetukseen kuulohermoonNanopartikkelipohjainen biologinen kuulonalennuksen hoito on lupaava uusi tulevaisuuden menetelmä sisäkorvaperäisen kuulonalennuksen hoidossa.  Geenien tartuntaa ja nanopartikeleiden täsmäkohdistusta voidaan parantaa käyttämällä uusia monitoimisia nanopartikkeleita, joiden pintaan on kiinnitetty toiminnallisia peptidejä tai vasta-aineita.