Soluväliaineen vaikutus eturauhassyöpäsolujen lääkeaineherkkyyteen

Syöpäkasvaimen mikroympäristön tiedetään vaikuttavan syövän etenemiseen ja invasoitumiseen. Mikroympäristössä syöpäsolujen aktivoimat fibroblastit tuottavat liukoisia tekijöitä ja muokkaavat soluväliainetta siten, että mikroympäristö muuttuu syövän etenemisen kannalta edulliseksi. Tätä dynaamista ympäristöä pidetään yhtenä syynä eturauhassyövän lääkeresistenttiyden kehittymiseen. Mikroympäristön arvellaan myös ylläpitävän kantasolunkaltaista solupopulaatiota, joka eturauhassyövässä tunnistetaan α2β1-integriinin ja CD44-glykoproteiinin korkeiden ilmentymistasojen sekä samanaikaisen CD133-glykoproteiinin ilmentymisen perusteella. Erikoistyössä tutkittiin, miten eturauhaskudoksesta eristettyjen fibroblastien tuottama soluväliaine vaikuttaa DU145- ja PC3-eturauhassyöpäsolujen lääkeaineherkkyyteen. Fibroblastien tuottaman soluväliaineen, tyypin I kollageenin, fibronektiinin tai poly-L-lysiinin päällä kasvavat eturauhassyöpäsolut altistettiin doketakseli-syöpälääkkeelle ja eloonjääneet solut havaittiin kolorimetrisesti. Syövän kantasolujen tunnistamiseksi eloonjääneiden DU145-solujen α2-integriinin ja CD44:n ilmentymistasot analysoitiin virtaussytometrialla. Lopuksi määritettiin α2-integriinin ilmentymisen perusteella α2Matala- ja α2Korkea-alapopulaatioihin lajiteltujen DU145-solujen doketakseliherkkyys. Fibroblastien tuottaman soluväliaineen ei havaittu suojaavan eturauhassyöpäsoluja doketakselilta in vitro: lääkkeen sytotoksisuutta kuvaavat IC50-arvot olivat sekä soluväliaineella että yksittäisillä soluväliaineproteiineilla kasvaneilla DU145-soluilla 18–20 nM ja PC3-soluilla 20–29 nM. Lääkekäsittelystä eloonjääneet solut ilmensivät kuitenkin tilastollisesti merkitsevästi enemmän α2-integriiniä ja CD44:ää (parittainen t-testi, P < 0.05). Vastaavasti α2Korkea-alapopulaatiossa CD44:n ilmentyminen oli lisääntynyt ja doketakselikäsittelystä eloonjääneiden solujen määrä hieman suurentunut. Tämä viittaa siihen, että vaikka suurin osa syöpäsoluista on soluväliaineesta riippumatta herkkiä doketakselille, pieni α2Korkea/CD44Korkea fenotyypin solupopulaatio jää henkiin ja voi mahdollisesti edistää doketakseliresistenttiyttä. Korkeasta α2-integriinin ilmentymistasosta huolimatta α2-integriinivälitteinen kiinnittyminen kasvualustaan ei ollut välttämätöntä α2Korkea/CD44Korkea eturauhassyöpäsolujen eloonjäämiselle. α2-integriinin ja lääkeresistenttiyden välisen yhteyden ymmärtämiseksi tulisi tutkimukset jatkossa kohdistaa α2-integriinin solunsisäisten viestinvälitysketjujen toiminnan selvittämiseen.

Pohjois-Karjalan keskeisissä järvi- ja jokivesistöissä sijaitsevien veneiden laskuluiskien kehittämisarviointi : Loppuraportti

Laskuluiskakohteita on Pohjois-Karjalassa yhteensä jopa yli 100 kpl. Niiden kunto ja käyttökelpoisuus on kuitenkin vaihteleva eikä esimerkiksi matkailun markkinoinnissa ole mahdollisuutta mainostaa kohteita, joiden käyttökelpoisuudesta ei ole varmaa tietoa. Tämä raportti perustuu vuosina 2012-2014 paikan päällä tehtyihin inventointeihin. Lähes sata kohdetta mitattiin, kuvattiin ja arvioitiin jatkotoimenpiteitä varten. Aineistojen perusteella valittiin noin 35 parasta, eri puolille maakuntaa tasaisesti sijoittuvaa kohdetta, joita suositellaan kehitettäväksi edelleen lähitulevaisuudessa. Kohteet on valittu suurten vesistöjen varsilta, koska siellä myös käyttäjäkunta on suurin. Ehdotettujen kohteiden jatkokehittäminen edellyttää eri tahojen laajaa yhteistyötä suunnittelussa, rahoituksessa ja toimeenpanossa.

Characterisation of Cladonia rangiferina transcriptome and genome, and the effects of dehydration and rehydration on its gene expression

Lichens are symbiotic organisms, which consist of the fungal partner and the photosynthetic partner, which can be either an alga or a cyanobacterium. In some lichen species the symbiosis is tripartite, where the relationship includes both an alga and a cyanobacterium alongside the primary symbiont, fungus. The lichen symbiosis is an evolutionarily old adaptation to life on land and many extant fungal species have evolved from lichenised ancestors. Lichens inhabit a wide range of habitats and are capable of living in harsh environments and on nutrient poor substrates, such as bare rocks, often enduring frequent cycles of drying and wetting. Most lichen species are desiccation tolerant, and they can survive long periods of dehydration, but can rapidly resume photosynthesis upon rehydration. The molecular mechanisms behind lichen desiccation tolerance are still largely uncharacterised and little information is available for any lichen species at the genomic or transcriptomic level. The emergence of the high-throughput next generation sequencing (NGS) technologies and the subsequent decrease in the cost of sequencing new genomes and transcriptomes has enabled non-model organism research on the whole genome level. In this doctoral work the transcriptome and genome of the grey reindeer lichen, Cladonia rangiferina, were sequenced, de novo assembled and characterised using NGS and traditional expressed sequence tag (EST) technologies. RNA extraction methods were optimised to improve the yield and quality of RNA extracted from lichen tissue. The effects of rehydration and desiccation on C. rangiferina gene expression on whole transcriptome level were studied and the most differentially expressed genes were identified. The secondary metabolites present in C. rangiferina decreased the quality – integrity, optical characteristics and utility for sensitive molecular biological applications – of the extracted RNA requiring an optimised RNA extraction method for isolating sufficient quantities of high-quality RNA from lichen tissue in a time- and cost-efficient manner. The de novo assembly of the transcriptome of C. rangiferina was used to produce a set of contiguous unigene sequences that were used to investigate the biological functions and pathways active in a hydrated lichen thallus. The de novo assembly of the genome yielded an assembly containing mostly genes derived from the fungal partner. The assembly was of sufficient quality, in size similar to other lichen-forming fungal genomes and included most of the core eukaryotic genes. Differences in gene expression were detected in all studied stages of desiccation and rehydration, but the largest changes occurred during the early stages of rehydration. The most differentially expressed genes did not have any annotations, making them potentially lichen-specific genes, but several genes known to participate in environmental stress tolerance in other organisms were also identified as differentially expressed.

Kerros-kerrokselta kokoonpannut ohutkalvot ja luminoivat kalvosensorit

Kerros-kerrokselta eli layer-by-layer eli LbL –kalvoja voidaan valmistaa kastamis-, sumutus-, pyöritys- tai pyöritys-sumutusmenetelmillä. Kalvon muodostumisen ensimmäinen vaihe on nopea, se kestää muutaman sekunnin. Toisessa vaiheessa tapahtuu diffundoitumista ja se kestää useita minuutteja. Rakentumista voidaan tarkkailla lukuisilla visuaaliseen tai uv-valoon tai muuhun säteilyyn perustuvilla menetelmillä. Kalvojen pintarakennetta ja karheutta sekä eri suolojen vaikutusta voidaan selvittää atomivoimamikroskopia- ja ellipsometrisillä kuvilla. Luminesenssi on säteilyn itsestään tapahtuvaa emissiota. Fluoresenssi ja fosforesenssi ovat luminesenssin erikoistapauksia. Fotonin absorption jälkeen molekyyli voi palata perustilalle fluoresenssin tai fosforesenssin avulla, mutta molekyyli voi myöskin kokea sisäisen varauksensiirron tai konformaation vaihdoksen. Luminesenssi-ilmiötä voidaan käyttää tunnistamaan yhdiste tai määrittämään sen pitoisuus. Voidaan rakentaa sensoreita, joissa yhdisteen toinen osa on osana sensoria. Yhdisteen toisen osan, analyytin, liittyessä siihen tapahtuu värimuutos. Sensori koostuu optisesta päästä, vaihtelevan pituisesta johdosta ja aistimisyksiköstä. Kokonaislaitteisto koostuu valon lähteestä, valokuidusta ja optisesta voimamittarista. Analyytin indusoimaa aggregaatiota ja sitä seuraavaa optista vastetta voidaan käyttää herkkänä muuntomekanismina analyytin havaitsemiseen. On kehitetty lukuisille analyyteille herkkiä spesifisiä polymeerejä, joita voidaan käyttää eri ionien havaitsemiseen. Myös bioaistiminen on mahdollista, esimerkiksi kolibakteeri voidaan havaita. Kvanttipisteet ovat pieniä puolijohtavan materiaalin hiukkasia. Niillä on ainutlaatuisia optisia, sähköisiä ja kemiallisia ominaisuuksia. On kehitetty erityisiä lastulaboratorioita. Niillä on mahdollisuus toteuttaa erilaisia funktioita, kuten näytteen valmistus, pitoisuuden säätö ja detektio yksittäisen miniaturisoidun alustan päällä. Luminesenssissa valon emissio vahvistuu, ja monissa tapauksissa tapahtuu ns. Stokesin siirtymä. Stokesin siirtymässä valon emissiomaksimin aallonpituus siirtyy infrapuna-alueen suuntaan. Emission vahvistumisen kemiallisina aiheuttajina ovat kromoforit eli värin kantajat. Valon määrää ja aallonpituutta voidaan käyttää tunnistamaan analyytti tai analyytin määrä. Luminesenssin lisäksi voidaan käyttää taittoindeksiin perustuvia optisia aistimismenetelmiä.

Optimal distance of the light-curing tip for light transmission through the resin composite

Hammaslääketieteessä käytetettävien komposiittien valonläpäisevyys vaihtelee. Samoin LED-valokovettimet eroavat toisistaan valotehonsa ja muotoilunsa perusteella. On yleisesti tiedossa, että valokovettimesta tulevan valon intensiteetti pinta-alayksikköä kohden heikkenee, kun kovettimen etäisyys kasvaa. Toisaalta ei ole tiedossa, miten valokovetettavan kohteen ja valokovettimen kärjen väliin sijoitettu materiaali tarkalleenottaen vaikuttaa valon intensiteettiin eri etäisyyksiä käytettäessä. Tämän tutkimuksen tarkoituksena on selvittää, miten valokovetettavan kohteen ja valokovettimen kärjen väliin asetettava etukäteen polymerisoitu materiaali vaikuttaa valon intensiteettiin eri etäisyyksillä. Tutkimus suoritettiin käyttämällä kahta eri valokovetinta. Jotta etäisyyden vaikutusta valotustehoon voitiin demonstroida, vaihdettiin kovettimen etäisyyttä sensorista 0,2,4,6,8,10mm välillä. Valotehot rekisteröitiin MARC resin calibrator -laitteella. Sensorin ja valokovettimen kärjen väliin asetettavat erilaiset komposiittilevyt olivat valmiiksi kovetettuja,1mm paksuisia, filleripitoisuuksiltaan neljää erilaista muovia. Valotehot rekisteröitiin jokaiselta etäisyydeltä komposiitin ollessa sensorin päällä. Rinnakkaisesti verrattiin myös etäisyyden vaikutusta valotehoon ilman esikovetettua materiaalia kovettimen kärjen ja valoa mittaavan sensorin välissä. Vertailun suorittamiseksi laskettiin intensiteettisuhdeluku muovillisen ja muovittoman arvon välillä aina tietyllä etäisyydellä Valokovettimen kärjen etäisyyden kasvattaminen sensorista (eli valokovetettavasta kohteesta) odotusten mukaisesti pienensi valotehoa. Laittamalla sensorin ja kovettimen väliin komposiittilevy, valoteho pieneni odotetusti vielä enemmän. Tutkittaessa intensiteettisuhdetta (valoteho muovin kanssa : valoteho ilman muovia) kuitenkin huomattiin, että 4-6mm:n kohdalla suhdeluku oli suurempi kuin 0,2,8 ja 10mm kohdalla. Johtopäätöksenä oli, että suurin mahdollinen valokovetusteho saavutetan laittamalla kovetuskärki mahdollisimman lähelle kohdetta. Jos valokovetettavan kohteen ja valokovettimen kärjen välissä oli kiinteä komposiittipalanen, suurin mahdollinen valokovetusteho kohteeseen saavutetaan edelleen laittamalla kovetuskärki kiinni muoviin. Jos etäisyyttä muovin pinnasta sen sijaan kasvatettiin, valokovetusteho ei laskenutkaan niin nopeasti kuin oli odotettu. Tämä voi liittyä siihen, että tehokkaan valokeilan halkaisijan koko on suurempi verrattuna komposiitin sekä sensorin halkaisian kokoon. Toiseksi on arvioitu, että resiinikomposiitin täyteaineet voisivat fokusoida läpi kulkevaa valoa sensoriin. Se, pitääkö tämä ilmiö paikkansa, vaatii kuitenkin enemmän tutkimusta

Magneettikuvauslaitteen vääristymän korjausalgoritmin toiminnan vaikutus kuvanlaatuun

Tässä työssä tutkittiin magneettikuvauslaitteiden vääristymän korjausalgoritmien toimintaa ja niiden vaikutusta kuvien laatuun. Kuvaukset tehtiin yhteensä kuudella eri magneettikuvauslaitteella ja kuvat analysoitiin käyttäen kahta eri menetelmää. Ensimmäisessä testissä kuvattiin ACR:n (American College of Radiology) valmistama testikappale, eli fantomi, ACR:n suosittelemien kuvausparametrien mukaan. Fantomi kuvatiin vääristymänkorjausalgoritmi päällä ja pois päältä. Molemmat kuvasarjat analysoitiin kahdella tavalla: manuaalisesti ja automaattisesti. ACR on laatinut tarkat ohjeet analyysien tekemiseen. Automaattiseen analysointiin käytettiin kehitysvaiheessa olevaa Automated Analysis Tool for ACR MRI Phantom Measurements (AAT-ACR) -ohjelmaa. Eri laitteiden tuloksia vertailtiin toisiinsa. Toista testiä varten rakennettiin MaxFOV-fantomi niminen testifantomi, joka kuvattiin yhteensä kolmella eri laitteella. Kyseisen fantomin avulla on mahdollista tutkia magneettikuvauslaitteiden todellinen maksimaalinen kuva-ala. Kuvaukset tehtiin vääristymäkorjaus päällä ja pois päältä. Analysointia varten kehitettiin oma automaattinen Matlab-ohjelmisto. Eri laitteiden tuloksia vertailtiin toisiinsa. ACR:n fantomilla tehtyjen testien tulos näyttää, että pienellä kuva-alalla (noin 20 cm ja alle) ei virheenkorjausalgoritmin käyttö tai käyttämättä jättäminen aiheuta suurta virhettä tuloksiin vaan tulokset ovat hyvin lähellä toisiaan. Tämä vastaa hyvin sitä, että magneettikentän ja gradienttien lineaarisuus on kaikkein suurin juuri magneettikuvauslaitteen keskiössä ja sen lähistöllä. Automaattinen ohjelmisto tuotti tuloksiin suurempia vaihteluja kuin manuaalinen analyysi. Automaattinen ohjelmisto on kuitenkin vasta kehitysvaiheessa, joten on selvää, että ohjelmiston antamissa tuloksissa saattaa olla algoritmien toiminnasta aiheutuvia virheitä. MaxFOV-fantomilla tehdyt testit osoittavat, että siirryttäessä suuriin kuva-aloihin (yli 20 cm) on virheenkorjauksella suuri merkitys. Jo 30 cm kuva-alalla erot korjattujen ja korjaamattomien kuvien välillä olivat suuret. Kuvia vertailtaessa on myös selvästi nähtävissä, että virheenkorjausalgoritmi rajoittaa kuva-alan maksimia.

Solving large sparse linear systems over the field GF(2)

Nowadays problem of solving sparse linear systems over the field GF(2) remain as a challenge. The popular approach is to improve existing methods such as the block Lanczos method (the Montgomery method) and the Wiedemann-Coppersmith method. Both these methods are considered in the thesis in details: there are their modifications and computational estimation for each process. It demonstrates the most complicated parts of these methods and gives the idea how to improve computations in software point of view. The research provides the implementation of accelerated binary matrix operations computer library which helps to make the progress steps in the Montgomery and in the Wiedemann-Coppersmith methods faster.

Äänen digitaalinen syntetisointi

Äänisignaali ja ääniaallot ovat perusluonteeltaan analogisia. Jotta niitä pystyttäisiin käsittelemään digitaalisesti, ne tulee tallentaa samplausperiaatteiden mukaisesti digitaaliseen muotoon. Äänisignaaleja voidaan myös luoda digitaalisesti ja muuntaa vastaavasti analogiseen muotoon. Tällä äänen digitaalisella syntetisoinnilla tarkoitetaan tämän tutkielman yhteydessä sitä, miten äänen syntetisointia voidaan toteuttaa digitaalisilla työkaluilla tietokoneella tai vastaavalla laitteella. Emme pureudu syvemmin siihen, miten äänisignaali muunnetaan digitaalisesta analogiseksi. Itse syntetisoinnilla viitataan tässä tutkielmassa erilaisiin äänen luomissynteeseihin. Tässä tutkielmassa esitellään neljä teoreettista syntetisointitekniikkaa: lisäävä synteesi, vähentävä synteesi, raesynteesi sekä FM-synteesi. Lisäksi esitellään kuusi erilaista äänen luontiin tarkoitettua ohjelmistoa, ja tutkitaan niiden mahdollisuuksia toteuttaa näitä äänen syntetisoinnin teoreettisia malleja. Ohjelmistot ovat jonkin käyttöjärjestelmän päällä suoritettavia ohjelmia. Ohjelmistot eroavat toisistaan erinäisin tavoin, esimerkiksi ohjelmointitapojensa suhteen. Tutkielmassa selviää, miten kutakin ohjelmistoa käytetään ja millaiset ovat niiden syntetisointivalmiudet. Erityisesti kerrotaan siitä, miten kullakin ohjelmistolla olisi mahdollista toteuttaa esitellyt synteesit, ja esitellään esimerkiksi erilaisia objekteja, joilla synteesit pystytään rakentamaan.